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Dispositif d'évacuation des produits résiduels anodiques d'un système pile à combustible

IP.com Disclosure Number: IPCOM000247803D
Publication Date: 2016-Oct-06
Document File: 3 page(s) / 122K

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1 TITRE
Dispositif d'évacuation des produits résiduels anodiques d'un système pile à combustible
2 CONTEXT

Pour offrir une performance stable dans le temps, une pile à combustible qui fonctionne avec sa sortie fermée (mode dit « dead end ») nécessite des purges régulières pour évacuer l'eau présente à l'anode et l'azote qui peut avoir diffusé à travers la membrane. Hélas, ces purges provoquent une perte d'hydrogène, préjudiciable au coût d'exploitation des systèmes. La fraction d'hydrogène perdue par les purges atteint typiquement 1 à 5% de la quantité totale d'hydrogène consommé, selon la qualité des réglages process.

Le mélange diphasique eau et hydrogène gazeux peut poser des problèmes de corrosion des matériaux avec lequel le mélange est en contact, et aussi de formation d'atmosphère explosive. Enfin, la purge se fait le plus souvent au moyen d'une électrovanne, consommatrice de courant et donc pénalisante pour le rendement global du système pile à combustible.

Un document décrit l'utilisation d'une pompe électrochimique à hydrogène pour réduire drastiquement les rejets d'hydrogène vers l'atmosphère. Le principe du pompage électrochimique est décrit dans plusieurs articles et notamment les travaux de A.Y. Abdulla (The Electro-chemical Purification of Hydrogen using Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells) du département d'ingénierie chimique de l'université de Princeton (mai 2009).

Figure 1 : PEMFC utilisée comme pompe à hydrogène

L'idée est positionner l'aval de la sortie hydrogène de la pile à combustible un dispositif alimenté électriquement capable de consommer l'hydrogène purgé pour le faire recirculer dans la pile. Cela peut être intéressant pour éviter des dégagements d'hydrogène à l'extérieur du système et aussi réduire la consommation d'hydrogène, à condition toutefois que le rendement de la pompe soit satisfaisant. Enfin, le dimensionnement doit être tel qu'il puisse y avoir un débit d'hydrogène à travers la pile pour permettre l'évacuation de l'eau.


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3 CARACTERISTIQUES ET AVANTAGES

La présente solution consiste à disposer côté anodique, à l'aval de la pile, un purgeur automatique comparable au schéma ci-après, de conception simple et robuste : la seule pièce en mouvement est le flotteur, qui ne fait que se soulever ou appuyer sur le joint à lèvre, en fonction de la pression résiduelle dans le circuit gaz et la production d'eau.

Sur un s...