ICARE-CSP Investigations, CARactérisation et - Femto-ST

Equipe « COnception de Systèmes energétiques »
Investigations,
ChARacterization and
dEvelopment of fuel Cell
System air comPressor
ICARE-CSP
Investigations, CARactérisation et dEveloppement
de Compresseurs pour Systèmes PAC de puissance
supérieure à 10 kW
The ICARE-CSP project aims to
study air management for Proton
Exchange Membrane Fuel Cells
(PEMFC). The objective is to
define a methodology and
significant parameters in order to
compare different air compressor
existing on the market. This
study includes only PEMFC
systems having a power higher
than 10 kW.
To reach this goal, theoretical
studies and experimental tests
will be carried out. Furthermore,
an air compressor will be
implemented and tested on a real
vehicle.
Le projet ICARE-CSP vise à étudier les différentes solutions possibles
d’alimentation en air de piles à combustibles de type PEMFC. L’objectif est de
définir une méthodologie et des critères permettant de comparer des solutions
de compression existantes sur le marché, et ce pour différents cas
d’application. Nous nous plaçons d’emblée dans le cas de générateurs ayant
une puissance supérieure à 10 kW, ce qui permet d’adresser les applications
transports (en particulier les transports lourds) et les applications stationnaires,
en particulier à usage industriel ou collectif. En revanche, nous ne faisons pas
d’hypothèses sur l’alimentation en hydrogène et nous considérons aussi bien
une alimentation par des systèmes de stockage sous pression (50 à 700 bars)
ou par des reformeurs. Nous appliquerons notre étude au cas particulier du
véhicule ECCE qui est un prototype d'Evaluation des Composants d'une
Chaîne Electrique pour les transports terrestres, sur la base d’un véhicule
blindé léger.
Pour mener à bien ce projet, des études théoriques et expérimentales sur banc
seront conduites et une solution sera testée sur un véhicule. Ce projet,
associant des travaux de recherche industrielle et de développement
expérimental, est réalisé par deux partenaires académiques, l’Institut FC LAB
The goals that are expected are et le Laboratoire de Mécanique des Fluides et d’Acoustique (LMFA), en
collaboration avec un partenaire industriel HELION et un partenaire
listed below :
institutionnel INEVA.
• Comparison of different air
compressors in terms of air Grâce à ce projet, les objectifs attendus sont les suivants :
management
efficiency
• Comparaison de différentes solutions possibles de compression et
considering PEMFC system
analyse comparative en fonction de critères de qualité propre à
and also in terms of cost and
l’alimentation en air des PEMFC et de critère plus généraux tels que le
noise.
bruit, le coût ou encore le niveau vibratoire.
• Experimental characterization
• Caractérisation expérimentale de certaines des solutions de
of different air compressors.
compression sur banc de test.
• Validation on a real vehicle.
• Application à la compression d’air du banc ECCE. Une validation
• Modelling and optimization of
sera effectuée en faisant des essais de roulage du véhicule.
Fuel Cell air management
• Modélisation et optimisation de la commande en utilisant le
control.
formalisme REM (Représentation Energétique Macroscopique).
• Economic analysis.
• Analyse technico-économique des solutions testées.
This project will provide answers
concerning the different hurdles Les enjeux techniques du projet sont les suivants :
that have to be overcome
considering air compressor in
• Fiabilisation du système pile, grâce à la fois au choix d’une solution
PEMFC system. This project will
de compression qui soit elle-même plus fiable, mais qui présente
also give solutions that could be
également une meilleure qualité d’alimentation en air, améliorant ainsi
used for air management in
la durée de vie du cœur de pile.
PEMFC system.
• Diminution de la consommation énergétique du système
d’alimentation en air (qui est l’auxiliaire le plus gourmant en énergie).
• Limitation de l’encombrement et de la signature acoustique.
Le projet permettra enfin de définir les travaux à mener ainsi que les verrous à
lever dans les années à venir pour arriver à des solutions d’alimentation en air
originales et exclusivement conçues et optimisées pour les PEMFC. Par
ailleurs, le projet ne se limitera pas à cette étude comparative, mais il traitera
aussi le cas concret de l’alimentation en air pour une pile à combustible
installée sur le véhicule ECCE.
Equipe « COnception de Systèmes energétiques »
1 Compresseur d’air et turbine de
détente pour PAC/Fuel Cell air
compressor and expander on a specific
test bench.
Dates : 01-2009 – 12-2010
Participants : S. Jemeï, C. Espanet, D.
Hissel, M.C. Péra.
Partenaire laboratoire :
FCLAB : S. Jemeï, C. Espanet, D.
Hissel, M.C. Péra.
LMFA : F. Bario, G.Ngo-Boum
HELION : S. Boblet, E. Raugel.
INEVA : J.M. Le Canut
Financement :
www.anr.fr
Financement projet :603 543€