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Piles à combustible - Contrôler l'énergie du futur

créer de l'eau de l'électricité

Les piles à combustible ont été saluées comme source d'énergie du futur; ils peuvent fournir une source d'énergie non polluante en combinant de nouveau l'hydrogène et l'oxygène pour créer de l'électricité et de l'eau. La chimie semble très simple, mais la création d’une source d’énergie fiable, efficace et sûre requiert une expertise considérable, notamment dans le contrôle des fluides et des gaz impliqués dans cette technologie passionnante.

Tony Brennan, responsable de segment de terrain, Fluid & Micro, chez Bürkert, examine le processus de manière plus détaillée, ce qui est nécessaire pour développer la technologie et la rendre plus largement disponible.

La technologie des piles à combustible existe depuis 1839, lorsque l’énergie électrochimique a été produite en combinant de l’hydrogène et de l’oxygène, l’eau étant le seul sous-produit. Depuis lors, l’idée a trouvé des applications de niche (l’exploration de l’espace) mais n’a pas été commercialisée à grande échelle. Cependant, au cours des dernières années, le marché a adopté plusieurs conceptions différentes et les fabricants s'efforcent de répondre à la demande potentielle d'énergie verte.

Saisir les bases

Les piles à combustible convertissent essentiellement l'énergie électrochimique en électricité, en chaleur et en eau. Ils font alors une très bonne proposition pour les projets de production combinée de chaleur et d’électricité; mais, peut également être réduit pour une utilisation dans les applications mobiles. Chaque cellule contient deux électrodes, l'anode et la cathode, ainsi que l'électrolyte qui les relie.

L'hydrogène sous forme gazeuse est envoyé à l'anode, tandis que l'oxygène est fourni à la cathode. Le carburant hydrogène traverse l'électrolyte, induisant une charge positive et négative générant le courant électrique. Lorsqu'il est combiné avec l'oxygène, il forme de l'eau, qui doit être évacuée.

En tant que carburant, l'hydrogène gazeux doit être reconstitué, et cela peut être accompli de plusieurs manières. Avec le type d'électrolyte, ces deux variantes établissent les différences entre les cinq principaux types de piles à combustible. Chacune a ses avantages et ses défis, mais toutes requièrent une infrastructure de contrôle de haut niveau pour leur permettre de fonctionner de manière efficace et fiable.

Re-combiner l'hydrogène Les piles à combustible ont été saluées comme source d'énergie du futur; fournir une source d'énergie non polluante en combinant de nouveau l'hydrogène et l'oxygène pour créer de l'électricité et de l'eau.

Contrôle des gaz

Un contrôle précis des gaz est essentiel pour que la pile à combustible s'adapte à des charges variables. Cela dépend de la compréhension de la source d'hydrogène et de la présence d'un système de mesure correctement étalonné. Les piles à combustible qui fonctionnent avec du gaz riche en hydrogène doivent avoir une sortie contrôlée pour les composants non hydrogène, sinon la production d'électricité cessera.

Certains types de piles à combustible requièrent que de l'oxygène et de l'hydrogène soient mélangés à la vapeur pour maintenir la membrane échangeuse de protons humide. La quantité de vapeur nécessaire dépend de la température et de la charge de la pile à combustible, ce qui influe également sur le débit d'hydrogène et d'oxygène.

Dans les systèmes fonctionnant avec des gaz sous pression, il est essentiel que ces pressions soient soigneusement contrôlées afin d'éviter d'endommager les structures internes de la pile à combustible. Selon le type de carburant et la taille de la pile à combustible, divers solénoïdes, transducteurs de pression et vannes de régulation proportionnels peuvent être utilisés pour régler et maintenir les pressions requises dans la pile à combustible.

technologie de pile à combustible Les piles à combustible ont été saluées comme source d'énergie du futur; fournir une source d'énergie non polluante en combinant de nouveau l'hydrogène et l'oxygène pour créer de l'électricité et de l'eau.

Contrôle des fluides

Le processus de génération de vapeur requis pour humidifier les gaz nécessite une boucle de régulation pour une eau ultra-pure ainsi qu'un robinet de vidange pour le condensat. Sans cela, la pile à combustible se remplirait d'eau et deviendrait inutilisable. Dans certaines situations, l'hydrogène gazeux peut passer par une trempe à l'eau au lieu d'être mélangé à de la vapeur. Dans ce cas, le niveau de l'eau doit également être soigneusement contrôlé.

En outre, l'eau créée par la réaction électrochimique doit également être drainée. Le principal défi dans toutes ces situations est la nature corrosive de l’eau ultra-pure, ce qui signifie que les spécifications des matériaux des composants de la vanne et des joints doivent être soigneusement examinées.

Développement de la pile à combustible

Certaines applications à grande échelle et spécialisées des piles à combustible ont déjà été mises en place et la technologie progresse à un rythme soutenu. L’accent est mis à présent sur les arrangements mobiles plus petits, ainsi que sur la création d’un réseau de stations-service à hydrogène et sur la logistique de son entretien.

Une grande partie de la recherche est effectuée sur des modèles de banc d’essai, où les environnements chimiques et physiques et les conditions de fonctionnement des applications réelles peuvent être recréés. Ce travail nécessite les mêmes niveaux de contrôle pour les liquides et les gaz, ainsi que la capacité d'enregistrer toutes les données pertinentes à des fins d'analyse. En fait, on pourrait soutenir que le niveau de contrôle devrait être plus étendu que dans l'application réelle.

Pour créer des unités de mélange et de dosage de gaz, des équipements de contrôle et de mesure du débit ainsi que des vannes d'arrêt de sécurité supplémentaires, Bürkert s'appuie sur des décennies d'expérience et de savoir-faire. Pour ceux qui développent de nouvelles technologies de piles à combustible à hydrogène, grandes et petites, la capacité de contrôler et de surveiller tous les paramètres du processus contribuera sans aucun doute à la réalisation des solutions d’énergie propre que nous recherchons.

Kirsty Anderson
Fluid Control Systems Bürkert
Centre Fluid Control, 1 Bridge End, Cirencester, Gloucestershire, GL7 1QY, Royaume-Uni
Tel: + 44 (0) 1285 648761 Fax: + 44 (0) 1285 648721
Web: www.burkert.co.uk
Email: [EMAIL PROTECTED]

Fluid Control Systems Burkert

Fabrication d'équipements de processus. Un des rares fabricants à proposer des solutions pour la boucle de contrôle complète.

Signature: Adhésion Gold

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