16 février 2025
Au centre technologique MANN+HUMMEL
Un nouveau banc d'essai permet de trouver des solutions pour augmenter l'efficacité et prolonger la durée de vie des composants des piles à combustible.
Ludwigsburg, le 17 février 2025 – Les piles à combustible à hydrogène sont considérées comme une alternative prometteuse aux moteurs électriques à batterie classiques. Le rôle qu'elles peuvent jouer dans la transition vers un avenir sans émissions dépend en grande partie de leurs performances et de leur durée de vie. La régulation du taux d'humidité dans la membrane de la pile à combustible est un paramètre important pris en charge par un humidificateur. MANN+HUMMEL a développé un banc d'essai qui permet de tester les humidificateurs dans des conditions réelles et peut ainsi prolonger la durée de vie des composants des piles à combustible.
Test fonctionnel de deux prototypes
Les piles à combustible sont des convertisseurs d'énergie qui transforment l'énergie chimique d'un combustible, généralement sous forme d'hydrogène, en énergie électrique. L'énergie est produite par la séparation des électrons des protons d'hydrogène, qui se diffusent à travers une membrane tandis que les électrons circulent dans un circuit électrique. Alimentés par de l'hydrogène vert, les véhicules à pile à combustible n'émettent que de l'eau et de la chaleur, contribuant ainsi de manière significative à la réduction des émissions de CO2, d'azote et de particules. Parmi les différents types de piles à combustible, celles dotées de membranes électrolytiques polymères (PEM) se sont imposées comme le premier choix pour les applications de mobilité en raison de leur haute densité de puissance. Le niveau d'humidité correct de cette membrane joue un rôle décisif dans ses performances et sa durabilité. En effet, une humidification adéquate garantit un transfert efficace des protons dans la PEM. Un taux d'humidité trop faible peut assécher la membrane, ce qui affecte les performances de la pile à combustible. Des stratégies avancées de gestion de l'eau utilisant des humidificateurs permettent donc d'équilibrer l'humidité et de garantir un fonctionnement efficace et fiable.
Banc d'essai pour humidificateurs à Ludwigsburg - vue intérieure
Le banc d'essai teste les humidificateurs dans des conditions réelles
Le nouveau banc d'essai installé dans le centre technologique du siège social à Ludwigsburg permet à MANN+HUMMEL de mesurer et d'optimiser l'efficacité et la durée de vie des composants des piles à combustible, en particulier des humidificateurs, dans des conditions réelles. L'architecture complexe du système permet des tests simultanés de plusieurs composants entre -40 et +120 °C sans installation préalable fastidieuse. Cela permet de reproduire les conditions réelles de fonctionnement et de comparer différentes variantes d'humidificateurs entre elles. L'automatisation des mesures permet de réaliser aussi bien des essais de performance que des essais d'endurance excédant mille heures. De cette manière, le transfert d'humidité, la pression différentielle et l'étanchéité du système peuvent être mesurés à des cycles de température, d'humidité et de pression variables. « Le banc d'essai humidifie l'air en ajoutant de la vapeur. Des soufflantes à haute pression peuvent générer un débit d'air très élevé et simuler le fonctionnement d'une pile à combustible d'une puissance pouvant atteindre 350 kW », explique Markus Kolczyk, vice-président Original Equipment Global Engineering chez MANN+HUMMEL.
Banc d'essai pour humidificateurs à Ludwigsburg - vue extérieure
Validation et analyse produit complètes pour l'établissement de rapports clients personnalisés
Le banc d'essai permet de régler les paramètres importants que sont le débit massique, la pression, la température et l'humidité en fonction des exigences du client. Toutes les données collectées sont stockées dans une base de données et utilisées pour la formation assistée par IA et l'étalonnage des modèles de simulation. Les données évaluées permettent d'établir des rapports spécifiques aux clients et de valider les produits de manière exhaustive. Les premiers résultats montrent que la durée de vie des piles dans les systèmes de piles à combustible peut être considérablement prolongée en optimisant les humidificateurs, ce qui constitue une étape importante vers la réduction des coûts et l'évolutivité, rendant la technologie des piles à combustible encore plus attrayante pour diverses applications, en particulier pour les transports fonctionnant à l'hydrogène.
