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1 - NAVIGATION FLUVIALE ET MARITIME

2 - APPLICATIONS AÉROSPATIALES

3 - APPLICATIONS PORTABLES

4 - CONCLUSION ET PERSPECTIVES

5 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : D3344 v1

Navigation fluviale et maritime
Systèmes de piles à combustible - Applications fluviale, maritime, aérospatiale et portable

Auteur(s) : Gilles TAILLADES, Michel CASSIR, Daniel HISSEL, Claude LAMY

Date de publication : 10 févr. 2024

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RÉSUMÉ

Les systèmes de piles à combustible sont disponibles dans une très large gamme de puissance, de quelques watts à quelques mégawatts, et permettent de couvrir une large gamme d’applications. Les PACs de faible puissance (< 100 W) peuvent ainsi être employées dans divers systèmes portables, les systèmes de moyennes puissances (1 kW-100 kW) sont, par exemple, parfaitement dimensionnés pour la mobilité légère, la cogénération ou encore comme système électrique auxiliaire ou de secours. Les systèmes de puissances plus élevées répondent aux besoins de la mobilité lourde, ou encore des centrales électriques de fortes puissances.

Cet article présente les applications dans les domaines de la navigation fluviale et maritime, les systèmes pour l’aérospatiale et les systèmes portables.

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Auteur(s)

  • Gilles TAILLADES : Professeur, directeur de la mention énergie, Institut Charles Gerhardt (ICGM), CNRS, université de Montpellier, France

  • Michel CASSIR : Professeur émérite, Chimie ParisTech, université PSL, Institut de Recherche de chimie Paris (IRCP), France

  • Daniel HISSEL : Professeur, université de Franche-Comté, Institut universitaire de France (IUF), FEMTO-ST, CNRS, Directeur-adjoint Fédération nationale hydrogène du CNRS

  • Claude LAMY : Professeur émérite, Institut Charles Gerhardt (ICGM), CNRS, université de Montpellier, membre de France Hydrogène, France

INTRODUCTION

Les perspectives d'un développement des piles à combustible n'ont jamais été aussi bonnes par suite des efforts de la recherche et de développement, de choix stratégiques de grands groupes industriels et en réponse au contexte environnemental.

La puissance d'une pile est fonction de la taille de la cellule répétitive, du nombre de cellules dans un empilement (de 1 à quelques centaines) et du nombre d'empilements utilisés, ce qui conduit à des puissances de quelques watts à quelques dizaines de mégawatt. Les systèmes de piles à combustible sont particulièrement pertinents dans le secteur de la mobilité lourde qui nécessite de fortes puissances et de l’autonomie. C’est le cas de la mobilité lourde terrestre (bus, camions, trains) mais également la mobilité non terrestre (navires, avions) qui seront traitées dans cet article.

Les applications des piles à combustible (PACs), de faibles puissances (< 100 W) qui peuvent être utilisées dans une variété d’applications portables (micro-ordinateurs personnels, sources d’électricité autonomes pour le camping, télécommunication, drones), et de puissances intermédiaires (1 kW) qui permettent par exemple l’alimentation de chariots de manutention, feront l’objet de la troisième partie de cet article.

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De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-d3344


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1. Navigation fluviale et maritime

L’Organisation maritime internationale (OMI) a estimé qu’en 2020, le transport maritime a généré environ 2,89 % du total des émissions de gaz à effet de serre au monde. Au niveau européen, ces émissions correspondent à 13,5 % des émissions du secteur des transports. Ce secteur, qui s’est fixé pour objectif une réduction de ses émissions de 50 % d’ici à 2050 par rapport aux niveaux estimés en 2008, a clairement identifié l’hydrogène comme l’une des solutions les plus intéressantes. À ce jour, les applications se concentrent sur les petites flottes de navires de plaisance ou de ferrys destinés à de courtes traversées.

On peut trouver de nombreux projets de bateaux hydrogène sur le site de H2-Mobile .

  • Navette fluviale « Jules Verne 2 » à Nantes

    Ainsi, à Nantes, la première navette fluviale à propulsion hydrogène, le « Jules Verne 2 », assure chaque jour la traversée de l’Erdre (figure 1).

    Cette navette de 10 m (25 passagers) construite par le chantier naval Navalu est équipée d’une pile à combustible de 5 kW fournie par Symbio FC. Depuis mai 2020, la startup NepTech développe sa propre gamme de navires à propulsion électro-hydrogène de 10 à 30 mètres pouvant accueillir jusqu’à 200 passagers ou une vingtaine de tonnes de marchandises. La phase de commercialisation des navires NepTech a d’ores et déjà débuté, et un premier navire à propulsion hydrogène devrait être mis à l’eau à Marseille en 2024 dans le cadre des Jeux olympiques de Paris.

  • Projet HySeas de l’UE

    Par ailleurs, le projet HySeas III, financé par l’UE, a permis de développer un ferry à double extrémité pour passagers et voitures qui pourra transporter 120 passagers et 16 voitures ou 2 poids lourds (figure ...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) -    -  https://www.h2-mobile.fr/actus/bateau- hydrogene/

  • (2) -    -  https://neptech.co/en/home/

  • (3) - HORDÉ (T.) -   Étude de systèmes pile à combustible hybridés embarqués pour l’aéronautique.  -  Thèse Doctorat Paris-Tech (2012).

  • (4) - HORDÉ(T.), ACHARD (P.), METKEMEIJER (R.) -   PEMFC application for aviation : Experimental and numerical study of sensitivity to altitude.  -  International Journal of Hydrogen Energy, 37 pp. 10818-10829 (2012).

  • (5) - RENOUARD-VALLET (G.), SABALLUS (M.), SCHUMANN (P.), KALLO (J.), FRIEDRICH (K.A.), MÜLLER-STEINHAGEN (H.) -   Fuel cells for civil aircraft application : on-board production of power, water and inert gas.  -  Chemical engineering research and design, 90, pp. 3-10 (2012).

  • (6) -    -  https://www.h2-mobile.fr/actus/avion-...

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