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Influence des micros coupures d'air sur les performances et les dégradations réversibles des AME

IP.com Disclosure Number: IPCOM000238604D
Publication Date: 2014-Sep-05
Document File: 4 page(s) / 72K

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Influence des micros coupures d’air sur les performances et les dégradations réversibles des AME

Une pile à combustible subie des baisses de performances au cours du temps lorsqu’elle est utilisée en continu, et particulièrement à courant constant. Une part de ces dégradations est irréversible et est due aux vieillissements des constituants de l’AME.  Une autre part est réversible et est liée. , aux conditions opératoires (taux d’humidité, température pile, stœchiométrie).

Le but de la solution proposée est de diminuer les dégradations réversibles sans aggraver les irréversibles.

La solution consiste à la mise en place d’un process pour faire fonctionner  une pile à combustible de type PEMFC en continu pour un courant donné.  Il permet de couper ou réduire l’arrivée d’un réactif sans modifier la consigne de courant  jusqu’à consommation totale de ce réactif et passage de la pile à potentiel zéro,  puis rétablir instantanément son arrivée. Ces micros coupures sont effectuées dès le début d’essai avec une fréquence donnée.

La durée de privation doit être suffisante pour consommer le réactif et faire chuter le potentiel à 0, mais pas trop longue pour éviter les dégradations.

Dans notre cas, pour un courant de 0,57 A/cm2 et un empilement (stack) composé de 16 cellules, le temps de privation nécessaire pour arriver à un potentiel de 0 volt est de 3 secondes.

Une loi process sera crée pour déterminer le temps nécessaire selon le nombre de cellules et le type de sollicitation de la pile (valeur du courant, durée des paliers de courant…).

 

Pour un système devant maintenir une puissance constante, une dégradation des performances se traduit par une chute de tension progressive de la pile. Une élévation du courant permet de la compenser, mais augmente la consommation d’hydrogène.

Ainsi le fait de diminuer la dégradation réversible permet d’améliorer le rendement H2 de la pile.

Lorsque la pile à combustible fonctionne sur une longue période, les performances diminuent progressivement. Une part de cette diminution est réversible, alors qu’une autre part est irréversible.

La dégradation réversible peut être due à des mauvaises conditions opératoires (noyage, assèchement…) ou à une oxydation du catalyseur (formation de PtO qui diminue l’activité catalytique).

Dans le cas de système PEMFC à puissance constante (P = U x I), la chute de tension due aux dégradations engendre une compensation par augmentation de la densité de courant et donc de la consommation d’hydrogène.

Afin de limiter la dégradation réversible, certaines procédures sont conseillées par les fournisseurs d’AME :

-       augmenter le débit d’air ou H2 (particulièrement en cas de noyage) ;

-       augmenter le courant (abaisser le potentiel jusqu’à 0,3V) ;

-       arrêter l’alimentation en air.

L’étude des dégradations réversibles a été motivée par des résultats décevants en...