L’Ifpen investit dans un banc d’essai de système piles à combustible dédié à la mobilité lourde
L'Ifpen a indiqué, lundi 25 octobre, avoir mis en service une station d'essai de systèmes de piles à combustible sur son site de Solaize, près de Lyon. Ces équipements seront principalement dédiés à l'étude des phénomènes de vieillissement pour les applications de mobilité lourde. Explications avec Pierre Leduc, chef de projet véhicules électrifiés et piles à combustible à l’Ifpen.
L’IFP Energies nouvelles a annoncé, lundi 25 octobre, la mise en service un nouveau moyen d’essai de systèmes piles à combustible de type PEM d’une puissance de 210 kW, sur son site de Solaize, à proximité de Lyon. Ce nouvel équipement jouxte celui installé début 2021 pour les moteurs à hydrogène. « C’est une grande première à l’Ifpen ! Ce moyen d’essai dédié aux piles à combustibles, associé à nos travaux en cours sur la combustion directe, nous permet d'appréhender toutes les facettes de la mobilité hydrogène », se réjouit Pierre Leduc, chef de projet véhicules électrifiés et piles à combustible à l’Ifpen.
Les équipements sont dimensionnés pour étudier le comportement des piles à combustible des véhicules lourds, tels que les camions de fret (entre 40 et 44 tonnes) ou les autocars de longue distance (régionaux ou plus). « Nous pensons à l’Ifpen que l’hydrogène est surtout adapté à ce segment de la mobilité », pointe M. Leduc.
Retarder le vieillissement
Le banc d’essai est composé du cœur de pile, auquel sont associés l’ensemble des auxiliaires nécessaires à son fonctionnement, comme le circuit d’alimentation en hydrogène, la boucle d’air, le système de refroidissement du cœur de pile ainsi que le boîtier électronique de contrôle commande. S’y ajoutent des instruments pour mesurer des débits, pressions, températures ou puissances électroniques. « C’est un moyen d’essai unique que nous avons installé : nous avons mis en place le système complet piles à combustible, et pas uniquement la partie stack comme c’est en général le cas dans les laboratoires », souligne le chef de projet.
L’objectif consiste à quantifier le phénomène de vieillissement de la pile à combustible de manière à le retarder au maximum en adaptant les algorithmes du contrôle commande. Plusieurs mécanismes, connus pour être responsables de la baisse du rendement de la pile, seront ainsi passés au peigne fin par les équipes de l’Ifpen, comme l’alimentation en hydrogène, en air comprimé, la gestion du refroidissement font partie des causes principales.
Réduire les coûts
« Mais d’autres phénomènes, plus cachés, ont également un rôle à jouer, comme les purges régulières du circuit d’hydrogène, explique Pierre Leduc. Lors du fonctionnement de la pile, de l’azote issu de l’air migre peu à peu vers le côté anode (où il ne devrait y avoir que de l’hydrogène). Il faut l’évacuer pour limiter la chute du rendement, mais nous devons progresser dans la connaissance de la gestion de ces purges pour les optimiser. »
Le nouveau banc d’essai et les instruments de mesure devraient ainsi permettre de « mettre en équation ces mécanismes de sous-vieillissement pour aboutir à une mesure du vieillissement global », résume M. Leduc. D’autres aspects, comme l’intégration optimisée avec les batteries, seront également étudiés. « Nous ne pourrons pas éviter le phénomène de vieillissement, mais si nous pouvions par exemple doubler la durée de vie des stacks, le gain économique serait déjà substantiel », précise M. Leduc, qui ajoute qu’aujourd’hui « une pile à combustible pour un camion coûte environ 50 000 euros ».
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