Les piles à combustible sont très sensibles aux impuretés, qui peuvent avoir plusieurs effets négatifs. Même des traces de contaminants tels que l'humidité (H₂O), l'oxygène (O₂), l'azote (N₂) ou le monoxyde de carbone (CO) peuvent réduire l'efficacité de la conversion, ce qui se traduit par une baisse de la production d'énergie.
Avec le temps, ces contaminants peuvent également endommager les composants de la pile à combustible, en particulier le catalyseur, ce qui peut entraîner des réparations ou des remplacements coûteux.
Le maintien de la pureté est particulièrement crucial dans les piles à combustible conformes à la norme ISO 14687, qui impose des limites strictes à la concentration d'impuretés telles que H₂O, O₂ et N₂.
La nature et le niveau exacts des impuretés peuvent varier en fonction de la source d'hydrogène, qu'il s'agisse d'hydrogène provenant de Steam Methane Reforming (SMR), pyrolyse, ou electrolyse.
Chaque méthode de production d'hydrogène peut introduire différents contaminants qui doivent être surveillés et contrôlés avant que l'hydrogène n'entre dans la pile à combustible.
Mesures clés de la pureté de l'hydrogène pour les piles à combustible
Plusieurs mesures de pureté sont essentielles pour garantir que l'hydrogène utilisé dans les piles à combustible réponde aux normes nécessaires pour obtenir des performances élevées :
1. L'humidité (vapeur d'eau) dans l'hydrogène :
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L'excès d'humidité peut perturber les réactions électrochimiques à l'intérieur de la pile à combustible, ce qui entraîne une diminution de l'efficacité et une détérioration potentielle des composants de la pile à combustible. La surveillance des niveaux d'humidité est essentielle pour s'assurer que le flux d'hydrogène est suffisamment sec pour maintenir les performances optimales de la pile à combustible.
2. L'oxygène dans l'hydrogène :
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La contamination par l'oxygène peut entraîner une réduction de la puissance et de l'efficacité de la pile à combustible. Même de petites quantités d'oxygène peuvent entraîner une dégradation significative des performances de la pile à combustible au fil du temps. La surveillance continue des niveaux d'oxygène garantit que l'hydrogène reste exempt de ce contaminant nocif.
3. Le monoxyde de carbone (CO) :
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Le monoxyde de carbone est l'un des contaminants les plus nocifs pour les piles à combustible, en particulier les piles à combustible PEM. Le CO peut s'adsorber sur le catalyseur en platine, réduisant ainsi sa capacité à faciliter la réaction hydrogène-oxygène. Même des quantités infimes de CO peuvent réduire considérablement les performances et la durée de vie d'une pile à combustible. Il est essentiel de surveiller les niveaux de CO pour éviter l'empoisonnement du catalyseur.
4. Niveaux de pureté de l'hydrogène :
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La pureté globale de l'hydrogène doit répondre à des normes strictes, telles que celles définies dans la norme ISO 14687, qui fixe des lignes directrices pour les niveaux acceptables de contaminants dans l'hydrogène utilisé pour les piles à combustible. La surveillance continue de la pureté de l'hydrogène permet de s'assurer que l'hydrogène répond à ces normes, ce qui évite les pertes de performance et maximise l'efficacité des piles à combustible.
Autres considérations de sécurité : Installation et intégrité de l'emballage
Outre les questions de pureté, des mesures spécifiques de sécurité des installations et d'intégrité des systèmes sont cruciales pour le stockage et la distribution de l'hydrogène dans les systèmes de piles à combustible. Des systèmes de détection des fuites sont nécessaires pour identifier toute fuite dans l'alimentation en hydrogène, qui peut présenter de graves risques pour la sécurité. En outre, l'inertage, qui consiste à ajouter un gaz inerte pour réduire le risque de combustion, peut être utilisé pour protéger le système d'une inflammation involontaire.
Quels sont les types d'analyseurs utilisés pour la pureté de l'hydrogène dans les piles à combustible ?
Pour maintenir la pureté de l'hydrogène aux niveaux nécessaires au fonctionnement des piles à combustible, divers analyseurs avancés sont utilisés pour détecter et éliminer les contaminants avant que l'hydrogène n'entre dans la pile à combustible.
