Introduction à l’énergie hydrogène et aux piles à combustible

Les piles à combustible peuvent être divisées enmembrane échangeuse de protonspiles à combustible (PEMFC) et piles à combustible au méthanol direct selon les propriétés de l'électrolyte et du combustible utilisé

(DMFC), pile à combustible à acide phosphorique (PAFC), pile à combustible à carbonate fondu (MCFC), pile à combustible à oxyde solide (SOFC), pile à combustible alcaline (AFC), etc. Par exemple, les piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) reposent principalement sur surmembrane échangeuse de protonsmilieu de transfert de protons, les piles à combustible alcalines (AFC) utilisent un électrolyte alcalin à base d'eau tel qu'une solution d'hydroxyde de potassium comme milieu de transfert de protons, etc. De plus, en fonction de la température de fonctionnement, les piles à combustible peuvent être divisées en piles à combustible à haute température et à basse température les piles à combustible, la première comprend principalement les piles à combustible à oxyde solide (SOFC) et les piles à combustible à carbonate fondu (MCFC), les secondes comprennent les piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC), les piles à combustible à méthanol direct (DMFC), les piles à combustible alcalines (AFC), piles à combustible à acide phosphorique (PAFC), etc.

Membrane échangeuse de protonsLes piles à combustible (PEMFC) utilisent des membranes polymères acides à base d’eau comme électrolytes. Les cellules PEMFC doivent fonctionner sous hydrogène gazeux pur en raison de leurs basses températures de fonctionnement (inférieures à 100°C) et de l'utilisation d'électrodes en métaux nobles (électrodes à base de platine). Par rapport aux autres piles à combustible, la PEMFC présente les avantages d'une faible température de fonctionnement, d'une vitesse de démarrage rapide, d'une densité de puissance élevée, d'un électrolyte non corrosif et d'une longue durée de vie. Ainsi, elle est devenue la technologie dominante actuellement appliquée aux véhicules à pile à combustible, mais également partiellement appliquée aux appareils portables et fixes. Selon E4 Tech, les livraisons de piles à combustible PEMFC devraient atteindre 44 100 unités en 2019, soit 62 % de la part mondiale ; La capacité installée estimée atteint 934,2 MW, soit 83 % de la proportion mondiale.

Les piles à combustible utilisent des réactions électrochimiques pour convertir l’énergie chimique du carburant (hydrogène) à l’anode et de l’oxydant (oxygène) à la cathode en électricité pour faire fonctionner l’ensemble du véhicule. Plus précisément, les composants essentiels des piles à combustible comprennent le système moteur, l'alimentation auxiliaire et le moteur ; Parmi eux, le système moteur comprend principalement le moteur composé d'un réacteur électrique, d'un système de stockage d'hydrogène du véhicule, d'un système de refroidissement et d'un convertisseur de tension DCDC. Le réacteur est l'élément le plus critique. C'est l'endroit où réagissent l'hydrogène et l'oxygène. Il est composé de plusieurs cellules simples empilées ensemble et les principaux matériaux comprennent une plaque bipolaire, une électrode à membrane, une plaque d'extrémité, etc.