FR2899022A1 - Power module for e.g. propelling of motor vehicle, has two catalytic burners provided in thermal contact with reactor and steam generator, respectively, where one of burners is supplied with gas from other burner, reformate and fuel - Google Patents

Power module for e.g. propelling of motor vehicle, has two catalytic burners provided in thermal contact with reactor and steam generator, respectively, where one of burners is supplied with gas from other burner, reformate and fuel Download PDF

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Abstract

The module (1) has a proton exchange membrane type fuel cell (12) supplied with oxygen and hydrogen rich gases and generating electrical energy. A reforming reactor (6) supplies hydrocarbon fuel, water vapor or oxygen rich gas, and produces a reformate. A hydrogen separating membrane (6`) is coupled to the reactor and produces the gas that is more rich in hydrogen than the reformate and flue gas. Catalytic burners (24, 27) are provided in thermal contact with the reactor and a steam generator, respectively. The burner (27) is supplied with the gas from the burner (24), reformate and the fuel. An independent claim is also included for a method for implementing a power module.

Description

Dispositif et procédé de mise en température lors du démarrage d'unDevice and method for warming up when starting a

système de pile à combustible embarqué sur un véhicule automobile La présente invention concerne un dispositif et un procédé de mise en température lors du démarrage d'un système de pile à combustible embarqué sur un véhicule automobile. Les piles à combustible sont utilisées pour fournir de l'énergie soit pour des applications stationnaires, soit dans le domaine aéronautique ou automobile. Le développement de ces piles en vue de leur intégration dans des véhicules automobiles met en lumière de nouvelles contraintes. En particulier, les piles à combustible nécessitent de l'hydrogène ou un gaz riche en hydrogène, et de l'oxygène. L'oxygène provient généralement de l'air ambiant. En ce qui concerne l'hydrogène, il peut être produit dans le véhicule lui-même à l'aide d'un dispositif de reformage appelé reformeur. Les reformeurs permettent de produire un gaz riche en hydrogène appelé reformat, à partir d'un carburant hydrocarboné conventionnel. On distingue différents types de reformeurs selon la réaction chimique qu'ils mettent en oeuvre pour produire l'hydrogène. Il y a ainsi les reformeurs à oxydation partielle qui produisent un reformat riche en hydrogène et en monoxyde de carbone à partir d'un mélange de carburant hydrocarboné et d'oxygène. La réaction d'oxydation partielle intervient très rapidement et dégage de la chaleur (réaction exothermique). Les vapo-reformeurs produisent également un reformat riche en hydrogène et en monoxyde de carbone, mais à partir d'un mélange de carburant hydrocarboné et d'eau. Contrairement à la réaction d'oxydation partielle, la réaction de vaporeformage est plus lente et consomme de l'énergie thermique (réaction endothermique). Toutefois, elle présente un rendement chimique en hydrogène plus élevé puisque l'hydrogène produit provient à la fois du carburant et des molécules d'eau. Enfin, les reformeurs autothermes combinent les réactions d'oxydation partielle et de vapo-reformage pour obtenir une réaction globale athermique. Les vapo-reformeurs permettent donc d'obtenir le rendement en hydrogène le plus élevé, mais ils ont besoin d'un apport important d'énergie thermique puisque la température optimale de la réaction de vapo-reformage est de l'ordre ou supérieure à 800 C.  FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a device and a method for warming up during the start-up of an on-board fuel cell system on a motor vehicle. Fuel cells are used to provide energy either for stationary applications, or in the aeronautical or automotive field. The development of these batteries for integration into motor vehicles highlights new constraints. In particular, fuel cells require hydrogen or a gas rich in hydrogen, and oxygen. Oxygen usually comes from the ambient air. As regards hydrogen, it can be produced in the vehicle itself using a reforming device called reformer. The reformers produce a hydrogen-rich gas called reformate from a conventional hydrocarbon fuel. Different types of reformers are distinguished according to the chemical reaction they use to produce hydrogen. There are thus partial oxidation reformers that produce a reformate rich in hydrogen and carbon monoxide from a mixture of hydrocarbon fuel and oxygen. The partial oxidation reaction occurs very rapidly and releases heat (exothermic reaction). The vapo-reformers also produce a reformate rich in hydrogen and carbon monoxide, but from a mixture of hydrocarbon fuel and water. Unlike the partial oxidation reaction, the steam reforming reaction is slower and consumes thermal energy (endothermic reaction). However, it has a higher chemical yield of hydrogen since the hydrogen produced comes from both fuel and water molecules. Finally, autothermal reformers combine the partial oxidation and vapor reforming reactions to obtain a global athermal reaction. The vapo-reformers therefore make it possible to obtain the highest hydrogen yield, but they require a large supply of thermal energy since the optimum temperature of the vapo-reforming reaction is of the order of or greater than 800. vs.

De plus, pour des véhicules équipés de système de pile à combustible, il est nécessaire de pouvoir démarrer rapidement, même lorsque la température des différents éléments du système de pile à combustible est relativement basse. Les basses températures ne sont pas adaptées au fonctionnement des piles à combustible, que ce soit pour des questions de rendement ou de pollution par exemple. Il est donc nécessaire, lors des démarrages, d'amener le système de pile à combustible à une température suffisamment élevée pour lui permettre de fonctionner correctement. Cette étape de mise à température doit être la plus rapide possible, compte tenu du cahier des charges des véhicules équipés d'une pile à combustible. On a déjà imaginé diverses solutions pour résoudre les difficultés rencontrées pendant la phase de démarrage à froid d'une pile à combustible. Le brevet CA 2 436 868 propose d'utiliser une résistance électrique pour mettre à température le catalyseur. Cependant, cette solution consomme beaucoup d'énergie et est peu rentable pour un véhicule automobile. La demande de brevet WO 03/031325 concerne un reformeur comprenant une membrane. La membrane permet de récupérer l'hydrogène en excès dans le réacteur et de le faire réagir avec de l'air pour produire de l'énergie thermique fournie au réacteur. Cependant, durant les périodes transitoires, un temps plus long est nécessaire pour produire en excès l'hydrogène, notamment lors de la phase de démarrage du système.  In addition, for vehicles equipped with fuel cell system, it is necessary to be able to start quickly, even when the temperature of the various elements of the fuel cell system is relatively low. Low temperatures are not suitable for fuel cell operation, for reasons of efficiency or pollution, for example. It is therefore necessary during start-ups to bring the fuel cell system to a temperature high enough to allow it to function properly. This temperature-setting step must be as fast as possible, taking into account the specification of vehicles equipped with a fuel cell. Various solutions have already been devised for solving the difficulties encountered during the cold start phase of a fuel cell. Patent CA 2 436 868 proposes to use an electrical resistance for heating the catalyst. However, this solution consumes a lot of energy and is unprofitable for a motor vehicle. The patent application WO 03/031325 relates to a reformer comprising a membrane. The membrane makes it possible to recover the excess hydrogen in the reactor and to react it with air to produce heat energy supplied to the reactor. However, during the transient periods, a longer time is necessary to produce excess hydrogen, especially during the start-up phase of the system.

La demande de brevet WO 03/086962 propose un système de pile à combustible avec un reformeur autotherme suivi de deux modules de purification, fournissant l'hydrogène nécessaire au fonctionnement de la pile à combustible. La demande prévoit un brûleur pour les phases de démarrage. Le brûleur permet la montée en température du reformeur et des modules de purification en y faisant passer des gaz chauds qui sont évacués avant d'atteindre la pile à combustible. Cependant, un tel système de pile à combustible présente un rendement en hydrogène plus faible qu'un système équipé d'un vapo-reformeur. De plus, les gaz issus du brûleur sont envoyés à l'échappement après avoir traversé le système de production d'hydrogène. Il suffit alors que leur combustion n'ait pas été complète pour que le système de pile à combustible rejette dans l'atmosphère des gaz polluants et dangereux pour la santé. La demande WO 2004/090075 propose un module comprenant une pile à combustible alimentée par un reformeur autotherme. Le module comprend un brûleur associé à un échangeur thermique afin de fournir au reformeur des réactifs à température élevée. En particulier, le brûleur est alimenté par les gaz rejetés par la pile à combustible qui sont brûlés avant d'être envoyés à l'échappement. Pour la phase de démarrage, la demande prévoit une résistance électrique montée à l'entrée du brûleur pour augmenter la température des réactifs entrant dans le brûleur. Cependant, les gaz issus du brûleur ne sont pas forcément complètement brûlés et sont donc susceptibles d'être dangereux et polluants s'ils sont rejetés dans l'atmosphère. De plus, le reformeur n'est pas un vapo-reformeur, donc le rendement en hydrogène est plus faible. Enfin, la résistance utilisée lors du démarrage ne sert qu'à chauffer les réactifs entrant dans le brûleur. Le brûleur n'est pas chauffé pendant la phase de démarrage, ni le reformeur. Le brûleur risque donc, pendant la phase de démarrage, de rejeter des gaz qui ne sont pas complètement brûlés en raison de sa température encore faible. De plus, il faudra un certain temps pour que l'ensemble du système de pile à combustible atteigne sa température de fonctionnement. La résistance électrique, bien que grande consommatrice d'énergie électrique, ne permet pas de faire monter la température de l'ensemble du système de pile à combustible. Le module reste donc peu performant et polluant durant la phase de démarrage. Le brevet US 4 981 676 concerne un reformeur avec purification par membrane dont l'énergie thermique est également apportée par des brûleurs alimentés en carburant. Le reformeur ne permet donc pas de produire de l'hydrogène de manière économique et peu polluante. La demande US 2002/0146604 propose un système de pile à combustible comprenant un reformeur autotherme pour alimenter la pile à combustible en hydrogène, et un brûleur catalytique qui permet de brûler les gaz issus de la pile à combustible. Les gaz chauds produits par le brûleur permettent de vaporiser l'eau et le carburant fournis au reformeur, puis sont évacués à l'échappement. Le module prévoit également un brûleur de démarrage. Le brûleur de démarrage produit des gaz chauds qui sont mélangés aux réactifs du reformeur et qui permettent de faire monter la température du reformeur. Les gaz sont ensuite évacués vers le brûleur catalytique. Cependant, une fois le module en fonctionnement stationnaire, les gaz issus du brûleur catalytique sont évacués dans le système d'échappement sans être forcément complètement brûlés. De plus, le système ne propose pas d'architecture pour un vapo-reformeur dont le rendement en hydrogène serait plus élevé. La demande US 2003/0093949 concerne une architecture de pile à combustible dans laquelle l'énergie thermique nécessaire au système est fournie par un brûleur à flamme. Les gaz brûlés sont acheminés dans les différentes parties du module mais l'utilisation d'un brûleur comme unique source d'énergie thermique entraîne des pertes lors de l'acheminement des gaz brûlés. De plus, le module ne garantit pas la combustion complète des gaz lors de leur échappement, ce qui augmente le caractère polluant du module. La demande US 2001/0047620 concerne un reformeur à deux étages pouvant être chacun alimenté, en plus du carburant, par de la vapeur d'eau et/ou de l'oxygène. Le reformeur met ainsi en jeu une réaction d'oxydation partielle et/ou de vapo-reformage pour fonctionner à une température optimale. Cependant, ce système ne permet d'optimiser que la température du reformeur. Ainsi, il est toujours nécessaire de chauffer les réactifs. De plus, la demande ne précise pas comment sont rejetés les hydrocarbures imbrûlés dans le reformeur. Le système proposé ne permet donc pas de palier à l'ensemble des besoins énergétiques du système et ne garantit pas la combustion complète des gaz lors de leur échappement. Le brevet US 5,938,800 concerne un reformeur membranaire en contact thermique avec un échangeur dans lequel circulent les gaz de rejet du reformeur ainsi que des gaz brûlés provenant d'un brûleur à flamme. Le brevet propose de chauffer les réactifs du reformeur avec les gaz brûlés issus du brûleur à flamme. Cependant, le reformeur mettant en jeu une réaction d'oxydation partielle, le brûleur à flamme doit fournir en permanence de l'énergie thermique et consomme en permanence du carburant. De plus, le module ne garantit pas la combustion complète des gaz lors de leur échappement ce qui augmente le caractère polluant du module. L'invention vise à remédier aux inconvénients évoqués ci-dessus. L'invention a pour objet un module de puissance qui comprend un système de pile à combustible et qui permette d'optimiser le fonctionnement du système de pile à combustible. L'invention a également pour objet de diminuer la pollution dans les gaz d'échappement. L'invention a également pour objet de proposer un dispositif de démarrage qui permette d'atteindre rapidement la température de fonctionnement du module, tout en limitant les émissions polluantes. L'invention propose ainsi un module de puissance selon un aspect de l'invention comprenant : -une pile à combustible alimentée en gaz riche en oxygène et en gaz riche en hydrogène, et capable de générer de l'énergie électrique, - un réacteur de reformage monté en amont de la pile à combustible et alimenté en carburant hydrocarboné et en vapeur d'eau ou en gaz riche en oxygène, et capable de produire un reformat, - une membrane de séparation d'hydrogène montée en aval et/ou couplée au réacteur de reformage, et capable de produire un gaz plus riche en hydrogène que le reformat et des gaz de rejet, - un premier brûleur catalytique en contact thermique avec le réacteur de reformage et pouvant être alimenté par des gaz de rejet issus de la membrane de séparation d'hydrogène ou par le reformat provenant du réacteur de reformage, - un brûleur à flamme alimenté en carburant et en gaz riche en oxygène, et capable de produire des gaz brûlés, - et en ce que le réacteur de reformage est monté de manière à pouvoir être chauffé par les gaz brûlés issus du brûleur à flamme, et le premier brûleur catalytique est monté de manière à pouvoir être chauffé par la combustion du reformat et/ou des gaz de rejet. L'architecture de ce module permet d'amener le réacteur de reformage à sa température en limitant la consommation de carburant grâce à la mise en oeuvre d'une réaction d'oxydation partielle. Celle-ci est utilisée pendant les phases de démarrage afin d'accélérer la montée en température du module, tandis qu'en fonctionnement stationnaire, le réacteur de reformage met plutôt en oeuvre une réaction de vapo- reformage dont le rendement en hydrogène est plus élevé. On adapte donc le fonctionnement du réacteur de reformage en fonction des besoins du module. Ce mode de réalisation permet également une montée en température plus rapide de l'ensemble du module durant les phases de démarrage, grâce à l'utilisation du reformat produit par la réaction d'oxydation partielle. En effet, le reformat est réutilisé directement dans le premier brûleur catalytique afin d'y être brûlé et afin de produire également de l'énergie thermique. La montée en température du module et plus particulièrement du réacteur de reformage est donc accélérée, ce qui permet de mettre en oeuvre plus rapidement une réaction de vapo-reformage. De plus, la combustion du reformat dans le premier brûleur permet également de diminuer la toxicité du reformat. En fonctionnement stationnaire, le reformat est traité par une membrane à séparation d'hydrogène qui fournit d'une part un gaz riche en hydrogène pour la pile à combustible et d'autre part des gaz de rejet. Les gaz de rejet sont également valorisés en les faisant passer dans le premier brûleur catalytique. De cette façon, d'une part on réalise la combustion de ces gaz avant leur rejet dans l'atmosphère ce qui diminue leur toxicité, et d'autre part on fournit de l'énergie thermique au réacteur de reformage dont la réaction de vapo-reformage est endothermique. Le dispositif propose ainsi une solution peu encombrante et peu consommatrice d'énergie qui permet de chauffer rapidement et efficacement le module de puissance. La mise en oeuvre d'une réaction d'oxydation partielle durant la phase de démarrage permet d'une part de chauffer le réacteur grâce au caractère exothermique de la réaction, et d'autre part de fournir des gaz dont la combustion produit également de l'énergie thermique. L'utilisation de la réaction d'oxydation partielle plutôt que des gaz brûlés issus du brûleur à flamme permet également de réaliser une économie d'énergie électrique puisque le compresseur n'alimente plus le brûleur à flamme en gaz riche en oxygène.  Patent application WO 03/086962 proposes a fuel cell system with an autothermal reformer followed by two purification modules, supplying the hydrogen necessary for the operation of the fuel cell. The application provides a burner for the startup phases. The burner allows the temperature rise of the reformer and purification modules by passing hot gases that are discharged before reaching the fuel cell. However, such a fuel cell system has a lower hydrogen yield than a system equipped with a steam reformer. In addition, the gases from the burner are sent to the exhaust after passing through the hydrogen production system. It is then sufficient that their combustion has not been complete for the fuel cell system to release into the atmosphere pollutant gases and dangerous for health. The application WO 2004/090075 proposes a module comprising a fuel cell fed by an autothermal reformer. The module includes a burner associated with a heat exchanger to provide the reformer with high temperature reagents. In particular, the burner is fed by the gases released from the fuel cell which are burned before being sent to the exhaust. For the start-up phase, the application provides an electrical resistance mounted at the burner inlet to increase the temperature of the reactants entering the burner. However, the gases from the burner are not necessarily completely burned and are therefore likely to be dangerous and polluting if they are released into the atmosphere. In addition, the reformer is not a vapo-reformer, so the hydrogen yield is lower. Finally, the resistance used during startup is only used to heat the reactants entering the burner. The burner is not heated during the start-up phase or the reformer. The burner may therefore, during the start-up phase, reject gases that are not completely burned because of its still low temperature. In addition, it will take some time for the entire fuel cell system to reach its operating temperature. Electrical resistance, while consuming a great deal of electrical energy, does not allow the temperature of the entire fuel cell system to be raised. The module therefore remains inefficient and polluting during the start-up phase. US Patent 4,981,676 relates to a reformer with membrane purification whose thermal energy is also provided by burners fueled. The reformer therefore does not make it possible to produce hydrogen in an economical and low-polluting manner. Application US 2002/0146604 proposes a fuel cell system comprising an autothermal reformer for supplying the hydrogen fuel cell, and a catalytic burner for burning the gases from the fuel cell. The hot gases produced by the burner make it possible to vaporize the water and the fuel supplied to the reformer, and are then exhausted. The module also provides a start burner. The starter burner produces hot gases that are mixed with the reformer reactants and allow the reformer temperature to rise. The gases are then evacuated to the catalytic burner. However, once the module in stationary operation, the gases from the catalytic burner are discharged into the exhaust system without necessarily being completely burned. In addition, the system does not propose architecture for a vapo-reformer whose hydrogen yield would be higher. The application US 2003/0093949 relates to a fuel cell architecture in which the thermal energy required for the system is provided by a flame burner. The flue gases are fed into the different parts of the module, but the use of a burner as the sole source of thermal energy causes losses during the routing of the flue gases. In addition, the module does not guarantee the complete combustion of gases during their exhaust, which increases the polluting nature of the module. The application US 2001/0047620 relates to a two-stage reformer that can each be supplied, in addition to the fuel, with steam and / or oxygen. The reformer thus involves a partial oxidation reaction and / or steam reforming to operate at an optimum temperature. However, this system only makes it possible to optimize the reformer temperature. Thus, it is still necessary to heat the reagents. In addition, the application does not specify how unburned hydrocarbons are discharged into the reformer. The proposed system does not allow to meet all the energy needs of the system and does not guarantee the complete combustion of gases during their escape. US Pat. No. 5,938,800 relates to a membrane reformer in thermal contact with an exchanger in which reformer discharge gases circulate as well as flue gases from a flame burner. The patent proposes to heat the reagents of the reformer with the flue gases from the flame burner. However, since the reformer involves a partial oxidation reaction, the flame burner must permanently supply thermal energy and consume fuel permanently. In addition, the module does not guarantee the complete combustion of gases during their exhaust which increases the polluting character of the module. The invention aims to overcome the disadvantages mentioned above. The subject of the invention is a power module which comprises a fuel cell system and which makes it possible to optimize the operation of the fuel cell system. The invention also aims to reduce pollution in the exhaust gas. The invention also aims to provide a starting device that allows to quickly reach the operating temperature of the module, while limiting pollutant emissions. The invention thus proposes a power module according to one aspect of the invention comprising: a fuel cell fueled with oxygen rich gas and hydrogen-rich gas, and capable of generating electrical energy; reformer mounted upstream of the fuel cell and supplied with hydrocarbon fuel and with water vapor or oxygen-rich gas, and capable of producing a reformate, - a hydrogen separation membrane mounted downstream and / or coupled to the reforming reactor, and capable of producing a gas richer in hydrogen than the reformate and reject gas, - a first catalytic burner in thermal contact with the reforming reactor and can be fed by the discharge gases from the membrane of hydrogen or reformate separation from the reforming reactor, - a flame burner supplied with fuel and oxygen rich gas, and capable of producing flue gas, - and in that the The reforming member is mounted to be heated by the flue gases from the flame burner, and the first catalytic burner is mounted so that it can be heated by combustion of the reformate and / or off-gases. The architecture of this module allows to bring the reforming reactor to its temperature by limiting the fuel consumption through the implementation of a partial oxidation reaction. This is used during the start-up phases in order to accelerate the rise in temperature of the module, whereas in stationary operation, the reforming reactor uses a steam-reforming reaction with a higher hydrogen yield. . The operation of the reforming reactor is therefore adapted according to the needs of the module. This embodiment also allows a faster temperature rise of the entire module during the start-up phases, thanks to the use of the reformate produced by the partial oxidation reaction. Indeed, the reformate is reused directly in the first catalytic burner to be burned and to also produce thermal energy. The rise in temperature of the module, and more particularly of the reforming reactor, is thus accelerated, which makes it possible to implement a vapo-reforming reaction more rapidly. In addition, the combustion of the reformate in the first burner also reduces the toxicity of the reformate. In stationary operation, the reformate is treated with a hydrogen separation membrane which provides on the one hand a hydrogen-rich gas for the fuel cell and on the other hand reject gases. The reject gases are also recovered by passing them through the first catalytic burner. In this way, on the one hand, the combustion of these gases is carried out before they are discharged into the atmosphere, which reduces their toxicity, and on the other hand thermal energy is supplied to the reforming reactor, the reaction of which reforming is endothermic. The device thus proposes a space-saving and energy-saving solution that makes it possible to heat the power module quickly and efficiently. The implementation of a partial oxidation reaction during the start-up phase makes it possible, on the one hand, to heat the reactor thanks to the exothermic nature of the reaction, and on the other hand to supply gases whose combustion also produces carbon dioxide. 'thermal energy. The use of the partial oxidation reaction rather than the flue gases from the flame burner also makes it possible to save electrical energy since the compressor no longer supplies the flame burner with oxygen-rich gas.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le premier brûleur catalytique peut être alimenté par les gaz issus de la pile à combustible et/ou un gaz riche en oxygène et/ou du carburant. En fonctionnement stationnaire, le réacteur de reformage est alimenté en vapeur d'eau et en carburant afin de fonctionner comme un vapo-reformeur. La réaction permet d'obtenir un meilleur rendement d'hydrogène mais est endothermique. On alimente alors le premier brûleur non seulement avec les gaz de rejet de la membrane mais aussi éventuellement avec les gaz anodiques issus de la pile à combustible et/ou avec du carburant et/ou avec du gaz riche en oxygène. Le module de puissance fournit donc au vapo-refomeur l'énergie nécessaire à son fonctionnement optimal. Ainsi, lorsque les gaz de rejet et les gaz anodiques ne permettent pas de produire l'énergie thermique nécessaire au bon fonctionnement du vapo-reformeur, le système palie cette déficience par injection de carburant. Le but recherché ici est d'optimiser le fonctionnement du vapo-reformeur afin d'obtenir le meilleur rendement de production d'hydrogène. On pourra par exemple obtenir un pourcentage molaire en hydrogène d'environ 40% dans le reformat humide, c'est-à-dire un pourcentage molaire d'environ 60% dans le reformat sec. La concentration en hydrogène élevée obtenue par réaction de vapo-reformage permet d'utiliser efficacement une membrane de séparation d'hydrogène comme moyen de purification. En effet, les membranes de perméation fonctionnent d'autant mieux que la concentration en hydrogène en amont de la membrane est élevée. D'autre part, le vapo-reformeur permet d'utiliser des liquides (eau, carburant) dont la montée en pression nécessite moins d'énergie que celle des gaz. Cela est particulièrement avantageux lorsqu'on utilise une membrane de séparation d'hydrogène puisque une telle membrane nécessite une différence de pression, de part et d'autre, de l'ordre de 15 bars. Enfin, l'utilisation d'une membrane sélectivement perméable à l'hydrogène permet d'alimenter la pile à combustible avec de l'hydrogène presque pur, ce qui entraîne une meilleure production d'énergie électrique par la pile à combustible. De plus, le module permet toujours de valoriser les gaz rejetés par la membrane ou par la pile à combustible puisqu'ils sont fournis au premier brûleur catalytique. On obtient donc d'une part une meilleure combustion des gaz avant leur rejet dans l'atmosphère, et d'autre part on produit de l'énergie thermique qui est fournie au réacteur de reformage.  According to a preferred embodiment of the invention, the first catalytic burner may be fed by the gases from the fuel cell and / or an oxygen-rich gas and / or fuel. In stationary operation, the reforming reactor is supplied with water vapor and fuel to function as a steam reformer. The reaction makes it possible to obtain a better hydrogen yield but is endothermic. The first burner is then supplied not only with the membrane discharge gases but also optionally with the anode gases from the fuel cell and / or with fuel and / or with the oxygen-rich gas. The power module thus provides the steamer with the energy necessary for its optimal operation. Thus, when the exhaust gases and anodic gases do not produce the thermal energy necessary for the proper operation of the steam reformer, the system mitigates this deficiency by fuel injection. The aim here is to optimize the operation of the steam reformer in order to obtain the best production efficiency of hydrogen. For example, a hydrogen mole percentage of about 40% in the wet reformate, i.e., a mole percentage of about 60% in the dry reformate, may be obtained. The high hydrogen concentration obtained by vapo-reforming reaction makes it possible to effectively use a hydrogen separation membrane as a means of purification. Indeed, the permeation membranes function all the better that the hydrogen concentration upstream of the membrane is high. On the other hand, the vapo-reformer makes it possible to use liquids (water, fuel) whose rise in pressure requires less energy than that of gases. This is particularly advantageous when using a hydrogen separation membrane since such a membrane requires a difference in pressure, on either side, of the order of 15 bars. Finally, the use of a selectively hydrogen-permeable membrane enables the fuel cell to be fed with almost pure hydrogen, which results in a better generation of electrical energy by the fuel cell. In addition, the module always makes it possible to recover the gases rejected by the membrane or by the fuel cell since they are supplied to the first catalytic burner. On the one hand, a better combustion of the gases is thus obtained before their release into the atmosphere, and on the other hand thermal energy is produced which is supplied to the reforming reactor.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le module de puissance comprend également un générateur de vapeur et un deuxième brûleur catalytique. Le générateur de vapeur est monté en amont du réacteur de reformage, est alimenté en eau et est capable de produire de la vapeur d'eau. Le deuxième brûleur catalytique est en contact thermique avec le générateur de vapeur. Il peut être alimenté par des gaz issus du premier brûleur et/ou par le reformat issus du réacteur de reformage et éventuellement par du carburant, et est monté de manière à pouvoir être chauffé par la combustion du reformat et/ou des gaz de rejet.  According to a preferred embodiment of the invention, the power module also comprises a steam generator and a second catalytic burner. The steam generator is mounted upstream of the reforming reactor, is supplied with water and is capable of producing water vapor. The second catalytic burner is in thermal contact with the steam generator. It may be fed with gases from the first burner and / or the reformate from the reforming reactor and possibly with fuel, and is mounted so that it can be heated by the combustion of the reformate and / or waste gases.

Dans ce mode de réalisation, le module de puissance prévoit également la montée en température des réactifs du réacteur de reformage durant les phases de démarrage. Ainsi, l'eau fournie est chauffée en vapeur d'eau par un deuxième réacteur catalytique qui est placé en aval du premier et dans lequel peuvent être brûlés les gaz issus du premier brûleur catalytique. Comme la température de fonctionnement nominal du deuxième brûleur est inférieure à celle du premier brûleur, les gaz issus du premier brûleur peuvent permettre de fournir une énergie thermique suffisante au deuxième brûleur.  In this embodiment, the power module also provides for the temperature rise of the reactants of the reforming reactor during the start-up phases. Thus, the supplied water is heated in steam by a second catalytic reactor which is placed downstream of the first and in which the gases from the first catalytic burner can be burned. As the nominal operating temperature of the second burner is lower than that of the first burner, the gases from the first burner can provide sufficient thermal energy to the second burner.

Cependant, pour accélérer la montée en température, il est également possible d'alimenter le deuxième brûleur avec du reformat produit par le réacteur de reformage. Dans ce cas, le reformat produit est soit partagé entre le premier et le deuxième brûleur catalytique, soit acheminé vers l'un ou vers l'autre. Une autre solution pour faire monter en température le deuxième brûleur est l'injection de carburant dans ce dernier. Toutefois, le besoin énergétique du deuxième brûleur pendant les phases de démarrage est plus faible que celui du premier brûleur dans la mesure où le réacteur de reformage qui met en oeuvre une réaction d'oxydation partielle, ne consomme pas encore la vapeur d'eau. En fonctionnement stationnaire, la composition et la température des gaz issus du premier brûleur peuvent être suffisantes pour vaporiser l'eau contenue dans le générateur de vapeur. Dans ce cas, l'injection de carburant dans le deuxième brûleur n'est nécessaire que pour les phases transitoires, comme par exemple les phases d'accélération, ou éventuellement au début des phases de démarrage. L'utilisation de deux brûleurs au lieu d'un permet ainsi une gestion plus souple de l'énergie et de la combustion des gaz avant leur échappement. Enfin, les gaz rejetés par le deuxième brûleur présentent une combustion plus complète que ceux issus du premier brûleur, ce qui diminue les émissions polluantes du module de puissance. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le module de puissance peut également comprendre une vanne montée entre la sortie du brûleur à flamme et l'entrée du premier brûleur catalytique.  However, to accelerate the rise in temperature, it is also possible to feed the second burner with reformate produced by the reforming reactor. In this case, the reformate produced is either shared between the first and the second catalytic burner, or conveyed towards one or the other. Another solution for raising the temperature of the second burner is the injection of fuel therein. However, the energy requirement of the second burner during the starting phases is lower than that of the first burner insofar as the reforming reactor which implements a partial oxidation reaction, does not consume the water vapor yet. In stationary operation, the composition and the temperature of the gases from the first burner may be sufficient to vaporize the water contained in the steam generator. In this case, the injection of fuel into the second burner is only necessary for the transient phases, such as, for example, the acceleration phases, or possibly at the beginning of the start-up phases. The use of two burners instead of one allows a more flexible management of energy and combustion of gases before their escape. Finally, the gases discharged by the second burner have a more complete combustion than those from the first burner, which reduces the pollutant emissions of the power module. According to a preferred embodiment of the invention, the power module may also comprise a valve mounted between the output of the flame burner and the inlet of the first catalytic burner.

La vanne est commandée par un capteur de température du catalyseur monté dans le premier brûleur catalytique. Ce mode de réalisation permet de contrôler l'utilisation des gaz issus du brûleur à flamme durant la phase de démarrage. Ainsi, lorsque le réacteur de reformage présente une température suffisante à la mise en oeuvre d'une réaction d'oxydation partielle, l'acheminement des gaz issus du brûleur à flamme peut être interrompu de manière à économiser le carburant. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le module de puissance peut également comprendre une vanne commandée à trois voies montée entre la sortie du réacteur de reformage et l'entrée des premier et deuxième brûleurs. La vanne est commandée par un capteur de température du catalyseur monté dans le premier brûleur catalytique.  The valve is controlled by a catalyst temperature sensor mounted in the first catalytic burner. This embodiment makes it possible to control the use of the gases coming from the flame burner during the start-up phase. Thus, when the reforming reactor has a temperature sufficient to carry out a partial oxidation reaction, the delivery of the gases from the flame burner can be interrupted so as to save fuel. According to another embodiment of the invention, the power module may also comprise a three-way controlled valve mounted between the exit of the reforming reactor and the inlet of the first and second burners. The valve is controlled by a catalyst temperature sensor mounted in the first catalytic burner.

Ce mode de réalisation permet de contrôler l'acheminement des gaz issus du réacteur de reformage dans le module de puissance. Ainsi, il est possible de diriger les gaz vers le premier brûleur dans un premier temps puis, lorsque la température souhaitée du premier brûleur est atteinte, les gaz sont redirigés vers le deuxième brûleur. Cela permet plus de souplesse dans la stratégie de chauffage du module pendant les phases de démarrage. De plus, si l'énergie thermique libérée par la réaction d'oxydation partielle est suffisante pour chauffer le premier brûleur (en contact thermique avec le réacteur de reformage), il est alors possible d'acheminer directement le reformat vers le deuxième brûleur afin d'accélérer sa montée en température. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le module comprend une vanne commandée à trois voies montée entre la sortie du réacteur de reformage, l'entrée des premier et deuxième brûleurs et l'entrée de la membrane de séparation d'hydrogène. La vanne est commandée par un capteur de température du catalyseur monté dans le premier brûleur catalytique. Ce mode de réalisation s'applique lorsque la membrane de séparation à hydrogène est montée en aval du réacteur de reformage.  This embodiment makes it possible to control the routing of the gases coming from the reforming reactor in the power module. Thus, it is possible to direct the gases to the first burner at first and then, when the desired temperature of the first burner is reached, the gases are redirected to the second burner. This allows more flexibility in the heating strategy of the module during startup phases. In addition, if the thermal energy released by the partial oxidation reaction is sufficient to heat the first burner (in thermal contact with the reforming reactor), it is then possible to directly convey the reformate to the second burner in order to accelerate its rise in temperature. According to another embodiment of the invention, the module comprises a three-way controlled valve mounted between the exit of the reforming reactor, the inlet of the first and second burners and the inlet of the hydrogen separation membrane. The valve is controlled by a catalyst temperature sensor mounted in the first catalytic burner. This embodiment applies when the hydrogen separation membrane is mounted downstream of the reforming reactor.

Dans ce cas, le reformat issu du réacteur peut être soit acheminé vers les brûleurs catalytiques durant la phase de démarrage, soit acheminé vers la membrane en fonctionnement stationnaire. La vanne permet donc de contrôler les différentes étapes de la stratégie de démarrage du module. En particulier, la vanne contrôle le moment à partir duquel on alimente la membrane en reformat, et donc le moment à partir duquel on alimente la pile à combustible en hydrogène. Selon un autre mode de réalisation, le module de puissance comprend un échangeur thermique de surchauffe alimenté respectivement par la vapeur issue du générateur de vapeur et par les gaz brûlés issus du premier brûleur. L'échangeur fournit respectivement de la vapeur d'eau surchauffée au réacteur de reformage et des gaz brûlés au deuxième brûleur. L'échangeur est monté de façon à pouvoir être chauffé par les gaz brûlés issus du premier brûleur. L'utilisation du surchauffeur, en fonctionnement stationnaire, permet de transférer graduellement et plus efficacement l'énergie des gaz rejetés par le premier brûleur aux réactifs du réacteur de reformage. En effet, à la sortie du premier brûleur, les gaz traversent l'échangeur thermique de surchauffe dans lequel ils vont surchauffer le mélange de vapeur d'eau et de carburant jusqu'à une température proche de celle de fonctionnement du réacteur de reformage. Puis, le deuxième brûleur permet d'assurer la combustion complète des gaz et fournit cette énergie thermique au générateur de vapeur. Les gaz sont utilisés ensuite par un turbocompresseur puis envoyés à l'échappement. La récupération de l'énergie thermique des gaz rejetés par le premier brûleur est donc plus efficace et permet d'éviter de surchauffer la vapeur d'eau par un système supplémentaire. De plus, l'alimentation en carburant de l'échangeur permet de fournir au réacteur de reformage un mélange homogène de vapeur d'eau et de carburant. Cela est normalement rendu difficile en raison du caractère non miscible de l'eau et du carburant hydrocarboné. Or, l'injection de carburant liquide directement dans de la vapeur d'eau surchauffée permet d'une part la vaporisation du carburant et d'autre part son mélange à la vapeur d'eau. Enfin, lors des phases de démarrage, les gaz chauds issus du premier brûleur permettent également la montée en température de l'échangeur, ce qui contribue au rendement du module 1 et à la diminution de gaz polluants.  In this case, the reformate from the reactor can be either fed to the catalytic burners during the start-up phase, or sent to the membrane in stationary operation. The valve thus makes it possible to control the different steps of the startup strategy of the module. In particular, the valve controls the moment from which the reformat membrane is fed, and therefore the moment from which the fuel cell is supplied with hydrogen. According to another embodiment, the power module comprises an overheating heat exchanger fed respectively by the steam from the steam generator and the flue gases from the first burner. The exchanger supplies respectively superheated steam to the reforming reactor and flue gases to the second burner. The exchanger is mounted so that it can be heated by the flue gases from the first burner. The use of the superheater, in stationary operation, enables the energy of the gases discharged by the first burner to be transferred gradually and more efficiently to the reactants of the reforming reactor. Indeed, at the outlet of the first burner, the gases pass through the superheat heat exchanger in which they will overheat the mixture of water vapor and fuel to a temperature close to that of the reforming reactor operation. Then, the second burner makes it possible to ensure complete combustion of the gases and supplies this thermal energy to the steam generator. The gases are then used by a turbocharger and then sent to the exhaust. The recovery of the thermal energy of the gases discharged by the first burner is therefore more efficient and avoids overheating the water vapor by an additional system. In addition, the fuel supply of the exchanger makes it possible to provide the reforming reactor with a homogeneous mixture of water vapor and fuel. This is normally difficult because of the immiscible nature of water and hydrocarbon fuel. However, the injection of liquid fuel directly into superheated steam allows on the one hand the vaporization of the fuel and on the other hand its mixing with water vapor. Finally, during the startup phases, the hot gases from the first burner also allow the temperature rise of the exchanger, which contributes to the efficiency of the module 1 and the reduction of polluting gases.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le premier brûleur, éventuellement l'échangeur thermique de surchauffe, et le deuxième brûleur sont montés en série sur le circuit d'évacuation des gaz brûlés.  According to a preferred embodiment of the invention, the first burner, possibly the superheat heat exchanger, and the second burner are connected in series to the exhaust gas evacuation circuit.

Cette disposition permet d'exploiter au mieux l'énergie thermique des gaz issus du brûleur à flamme durant les phases de démarrage. En effet, les gaz traversent d'abord le premier brûleur, puis l'échangeur thermique et enfin le deuxième brûleur, c'est-à-dire que l'énergie thermique est transmise en priorité aux éléments du module qui ont la température de fonctionnement la plus élevée. En fonctionnement stationnaire, la température des réactifs (dans le cas présent : l'eau) est augmentée par le générateur de vapeur, puis par l'échangeur thermique de surchauffe pour atteindre la température optimale de fonctionnement du réacteur de reformage. C'est donc dans l'ordre inverse que le module est chauffé, de manière à ce que l'énergie thermique soit transmise principalement aux éléments qui ont la température de fonctionnement la plus élevée. De plus, lorsque l'inertie thermique du premier réacteur est plus élevée que celle de l'échangeur et du deuxième brûleur, ces derniers peuvent être montés en température uniquement à partir des gaz chauds qui sortent du premier brûleur. Enfin, une fois le premier brûleur à température, la réaction d'oxydation partielle peut être mise en oeuvre dans le réacteur de reformage et le reformat produit peut être fourni au premier brûleur. La disposition, en aval, de l'échangeur thermique de surchauffe et du deuxième brûleur permet également de faire monter en température ces éléments grâce aux gaz chauds issus du premier brûleur. L'invention a également pour objet un procédé de mise en oeuvre d'un module de puissance comprenant une pile à combustible alimentée en gaz riche en hydrogène par un réacteur de reformage associé à une membrane de séparation d'hydrogène. Selon le procédé : - dans une phase de démarrage, on fait monter la température du réacteur de reformage jusqu'à une première température au moyen d'une source de chaleur extérieure, puis - on fait monter la température du réacteur de reformage jusqu'à une deuxième température en réalisant une réaction d'oxydation partielle dans le réacteur de reformage. Le procédé permet de définir la stratégie de démarrage du module. Il précise en effet les étapes de montée en température du réacteur de reformage jusqu'à sa température de fonctionnement nominale à laquelle il pourra mettre en oeuvre une réaction de vaporeformage. Selon une mise en oeuvre préférée de l'invention, le module comprend également un premier et deuxième brûleur catalytique qui, lors de la phase de démarrage, sont chauffées d'abord par une source de chaleur extérieure, puis par combustion du reformat produit par la réaction d'oxydation partielle. Selon une mise en oeuvre préférée de l'invention, après la phase de démarrage : on alimente le réacteur de reformage avec un mélange de vapeur d'eau et de carburant sous pression de manière à obtenir à la sortie de la membrane, d'une part de l'hydrogène provenant du reformat produit par vapo-reformage et ayant traversé la membrane, et d'autre part des gaz n'ayant pas traversé la membrane ; - on alimente la pile à combustible avec l'hydrogène ayant traversé la membrane, et - on alimente les premier et deuxième brûleurs avec les gaz n'ayant pas traversé la membrane.  This arrangement makes it possible to make the best use of the thermal energy of the gases coming from the flame burner during the start-up phases. Indeed, the gases first pass through the first burner, then the heat exchanger and finally the second burner, that is to say that the thermal energy is transmitted in priority to the module elements that have the operating temperature the highest. In stationary operation, the temperature of the reagents (in this case water) is increased by the steam generator and then by the superheat heat exchanger to achieve the optimum operating temperature of the reforming reactor. It is therefore in the reverse order that the module is heated, so that the thermal energy is transmitted mainly to the elements that have the highest operating temperature. In addition, when the thermal inertia of the first reactor is higher than that of the exchanger and the second burner, the latter can be raised in temperature only from the hot gases leaving the first burner. Finally, once the first burner is at temperature, the partial oxidation reaction can be carried out in the reforming reactor and the product reformate can be supplied to the first burner. The downstream arrangement of the superheat heat exchanger and the second burner also makes it possible to increase the temperature of these elements thanks to the hot gases from the first burner. The invention also relates to a method of implementing a power module comprising a fuel cell fueled with hydrogen-rich gas by a reforming reactor associated with a hydrogen separation membrane. According to the method: - in a start-up phase, the temperature of the reforming reactor is raised to a first temperature by means of an external heat source, and then the temperature of the reforming reactor is raised to a second temperature by carrying out a partial oxidation reaction in the reforming reactor. The method makes it possible to define the startup strategy of the module. It specifies the steps of temperature rise of the reforming reactor to its nominal operating temperature at which it can implement a steam reforming reaction. According to a preferred embodiment of the invention, the module also comprises a first and second catalytic burner which, during the start-up phase, are first heated by an external heat source and then by combustion of the reformate produced by the partial oxidation reaction. According to a preferred implementation of the invention, after the start-up phase: the reforming reactor is fed with a mixture of steam and pressurized fuel so as to obtain at the outlet of the membrane, a part of the hydrogen from reformate produced by vapo-reforming and having passed through the membrane, and secondly gases that have not passed through the membrane; the fuel cell is fed with the hydrogen that has passed through the membrane, and the first and second burners are fed with the gases that have not passed through the membrane.

En d'autres termes, en fonctionnement stationnaire, le réacteur de reformage est alimenté en carburant et en vapeur d'eau de manière à mettre en oeuvre une réaction de vapo-reformage dont le rendement en hydrogène est supérieur à celui de la réaction d'oxydation partielle. De plus, le reformat ainsi produit est enrichi en hydrogène par la membrane de séparation et est utilisé pour alimenter la pile à combustible, tandis que les gaz de rejet produits par la membrane sont valorisés dans les brûleurs catalytiques. Ainsi, le rendement du module est optimisé pour le fonctionnement de la pile à combustible et les gaz non-utilisés sont valorisés de manière à fournir l'énergie thermique nécessaire à la mise enoeuvre de la réaction de vapo-reformage. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée suivante de deux modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente schématiquement un module de puissance équipé d'un dispositif de mise en température selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 représente schématiquement un module de puissance équipé d'un dispositif de mise en température selon un deuxième mode de réalisation. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement un module de puissance 1 selon l'invention. Le module 1 comprend une pile à combustible 12 alimentée en gaz riche en oxygène par un groupe compresseur 18 et en gaz riche en hydrogène par un module comprenant un réacteur de reformage 6, un échangeur de surchauffe 3 et un générateur de vapeur 2. Le module 1 selon ce premier mode de réalisation présente une technologie couplée, c'est-à-dire que le réacteur de reformage 6 comprend une ou plusieurs membranes intégrées 6' perméables principalement à l'hydrogène. Le générateur de vapeur 2 et le réacteur de reformage 6 sont en contact thermique avec deux réacteurs catalytiques 27, 24 dans lesquels sont brûlés les gaz de rejet de la membrane 6' de séparation d'hydrogène, et éventuellement du reformat, des gaz anodiques ou du carburant. Un brûleur à flamme 40 est monté de manière à alimenter en gaz chauds le réacteur catalytique 24. Le module 1 comprend le générateur de vapeur 2 alimenté en eau liquide et fournissant de la vapeur d'eau. Le générateur de vapeur 2 peut être par exemple un échangeur à plaques, un échangeur tubulaire ou un échangeur micro-structuré (c'est-à-dire comprenant des canaux dont le diamètre hydraulique varie de 200 microns à 3 millimètres). L'utilisation d'échangeurs micro-structurés permet d'augmenter fortement les échanges thermiques entre le fluide qui parcourt les canaux et les canaux. La vapeur d'eau formée par le générateur 2 présente par exemple une température de l'ordre de 400 C et alimente l'échangeur thermique de surchauffe 3. L'échangeur thermique de surchauffe 3, par exemple à contre-courant, est relié au générateur de vapeur 2 par une conduite 4 et est alimenté également en carburant par une conduite 5. L'échangeur 3 peut être réalisé par exemple sous la forme d'un échangeur micro-structuré, d'un échangeur à plaques ou d'un échangeur tubulaire. La vapeur d'eau provenant de la conduite 4 est mélangée, dans l'échangeur 3, avec le carburant provenant de la conduite 5, ce carburant étant vaporisé au contact de la vapeur d'eau. Le mélange de vapeur d'eau et de carburant est surchauffé par exemple jusqu'à une température de l'ordre de 600 à 800 C, puis est injecté vers le réacteur de reformage 6 par une conduite 7. Le réacteur de reformage 6 peut être un réacteur chimique à lit fixe, monolithique ou micro-structuré. Il peut comprendre un vaporeformeur catalytique ou un réacteur de vapo-reformage assisté par plasma. Il est cependant également capable de mettre en oeuvre une réaction d'oxydation partielle lorsqu'il est alimenté par un mélange carburant/air au lieu du mélange carburant/vapeur d'eau.  In other words, in stationary operation, the reforming reactor is supplied with fuel and steam so as to implement a vapor reforming reaction whose hydrogen yield is greater than that of the reaction of partial oxidation. In addition, the reformate thus produced is enriched in hydrogen by the separation membrane and is used to feed the fuel cell, while the discharge gases produced by the membrane are recovered in the catalytic burners. Thus, the efficiency of the module is optimized for the operation of the fuel cell and the unused gases are upgraded so as to provide the thermal energy necessary for the implementation of the steam reforming reaction. The invention will be better understood on studying the following detailed description of two embodiments taken as non-limiting examples and illustrated by the accompanying drawings, in which: FIG. 1 schematically represents a power module equipped with a heating device according to one embodiment of the invention; FIG. 2 diagrammatically represents a power module equipped with a heating device according to a second embodiment. FIG. 1 diagrammatically shows a power module 1 according to the invention. The module 1 comprises a fuel cell 12 supplied with oxygen-rich gas by a compressor unit 18 and hydrogen-rich gas by a module comprising a reforming reactor 6, an overheating exchanger 3 and a steam generator 2. The module 1 according to this first embodiment has a coupled technology, that is to say that the reforming reactor 6 comprises one or more integrated membranes 6 'permeable mainly to hydrogen. The steam generator 2 and the reforming reactor 6 are in thermal contact with two catalytic reactors 27, 24 in which the rejection gases of the hydrogen separation membrane 6 ', and possibly reformate, of the anode gases or fuel. A flame burner 40 is mounted to supply hot gas to the catalytic reactor 24. The module 1 comprises the steam generator 2 supplied with liquid water and supplying steam. The steam generator 2 may be for example a plate heat exchanger, a tubular heat exchanger or a micro-structured heat exchanger (that is to say comprising channels whose hydraulic diameter varies from 200 microns to 3 millimeters). The use of micro-structured exchangers makes it possible to greatly increase the heat exchange between the fluid that flows through the channels and the channels. The water vapor formed by the generator 2 for example has a temperature of the order of 400 C and feeds the superheat heat exchanger 3. The superheat heat exchanger 3, for example against the current, is connected to the steam generator 2 by a pipe 4 and is also supplied with fuel via a pipe 5. The heat exchanger 3 can be produced for example in the form of a micro-structured heat exchanger, a plate heat exchanger or an exchanger tubular. The steam from the pipe 4 is mixed in the exchanger 3 with the fuel from the pipe 5, this fuel being vaporized in contact with the steam. The mixture of water vapor and fuel is superheated for example to a temperature of the order of 600 to 800 C, and is then injected to the reforming reactor 6 via a pipe 7. The reforming reactor 6 can be a fixed-bed chemical reactor, monolithic or micro-structured. It may comprise a catalytic vaporeformer or a plasma-assisted vapor reforming reactor. However, it is also capable of carrying out a partial oxidation reaction when it is fed with a fuel / air mixture instead of the fuel / steam mixture.

En fonctionnement stationnaire, le réacteur de reformage 6 produit un reformat riche en hydrogène à partir du mélange de vapeur d'eau surchauffée et de carburant, acheminé par la conduite 7. Le reformat se trouve alors en contact avec une membrane 6' associée au réacteur 6. L'hydrogène contenu dans le reformat est alors séparé des autres gaz du reformat par la membrane 6'. On obtient donc d'une part un gaz très riche en hydrogène qui traverse la membrane 6', et d'autre part des gaz de rejets appauvris en hydrogène qui ne traversent pas la membrane 6'. Les gaz de rejet, ou rétentat, sortent alors du réacteur de reformage 6 et sont acheminés par une conduite 8 vers le premier brûleur 24, tandis que le gaz riche en hydrogène, ou perméat, est acheminé de la sortie de la membrane 6' à la pile à combustible 12 grâce à une conduite 10. La membrane 6' permet également de purifier le reformat des gaz toxiques qu'il contient. Ainsi, le monoxyde de carbone qui est susceptible de détériorer la pile à combustible de type PEM 12, ne traverse pas la membrane 6' de séparation à hydrogène. Il n'est donc pas nécessaire de placer de purificateur supplémentaire entre la membranaire 6' et la pile à combustible 12. La pile à combustible 12 est de préférence une pile de type PEM (Proton Exchange Membrane) comprenant un compartiment anodique 13 siège de la réaction d'oxydation de l'hydrogène, et un compartiment cathodique 14 siège de la réaction de réduction de l'oxygène. La pile à combustible 12 est donc le siège d'une réaction d'oxydo-réduction au cours de laquelle de l'énergie électrique et de l'eau sont produites. Le compartiment anodique 13 est alimenté en reformat riche en hydrogène par la conduite 10 reliée à la sortie de la membrane 6'. Le compartiment cathodique 14 est alimenté en gaz riche en oxygène par une conduite 19 qui relie le compartiment cathodique 14 à la sortie du groupe de compression 18.  In stationary operation, reforming reactor 6 produces a hydrogen-rich reformate from the mixture of superheated steam and fuel, conveyed via line 7. The reformate is then in contact with a membrane 6 'associated with the reactor 6. The hydrogen contained in the reformate is then separated from the other reformate gases by the membrane 6 '. Thus, on the one hand, a highly hydrogen-rich gas is produced which passes through the membrane 6 ', and on the other hand hydrogen-depleted waste gases which do not pass through the membrane 6'. The reject gases, or retentate, then leave the reforming reactor 6 and are conveyed via a line 8 to the first burner 24, while the hydrogen-rich gas, or permeate, is conveyed from the outlet of the membrane 6 'to the fuel cell 12 through a pipe 10. The membrane 6 'also purifies the reformate toxic gases it contains. Thus, the carbon monoxide which is likely to deteriorate the PEM fuel cell 12, does not cross the membrane 6 'hydrogen separation. It is therefore not necessary to place additional purifier between the membrane 6 'and the fuel cell 12. The fuel cell 12 is preferably a PEM type cell (Proton Exchange Membrane) comprising an anode compartment 13 seat of the hydrogen oxidation reaction, and a cathode compartment 14 seat of the oxygen reduction reaction. The fuel cell 12 is therefore the seat of an oxidation-reduction reaction during which electrical energy and water are produced. The anode compartment 13 is supplied with hydrogen-rich reformate via line 10 connected to the outlet of the membrane 6 '. The cathode compartment 14 is supplied with oxygen-rich gas through a line 19 which connects the cathode compartment 14 to the outlet of the compression group 18.

Les gaz anodiques issus du compartiment anodique 13 sont renvoyés en entrée du compartiment anodique 13 par une conduite 17. En cas de purge du compartiment anodique 13, les gaz anodiques sont acheminés au premier brûleur 24 par une conduite 23 contrôlée par une vanne 16.  The anode gases from the anode compartment 13 are returned to the inlet of the anode compartment 13 via a pipe 17. In the event of purging of the anode compartment 13, the anode gases are conveyed to the first burner 24 via a pipe 23 controlled by a valve 16.

Le premier brûleur 24 est de préférence un brûleur catalytique mais peut également être un brûleur à flamme et est en contact thermique avec le réacteur de reformage 6. En fonctionnement stationnaire, il est alimenté en gaz de rejet par la conduite 8, en carburant par une conduite 31, en air comprimé provenant du groupe de compression 18 par une conduite 33 et en gaz anodiques par la conduite 23. Le premier brûleur 24 peut réaliser, simultanément ou pas, la combustion des gaz de rejet, du carburant, de l'air comprimé et des gaz anodiques contenant de l'hydrogène. Le premier brûleur 24 permet ainsi de réaliser une première combustion des gaz de rejet jusqu'à une température par exemple de l'ordre de 750 à 850 C. Cette première combustion permet d'une part de réduire la toxicité des gaz produits par le module 1 avant leur rejet à l'échappement, et d'autre part de produire de l'énergie thermique pouvant être fournie au réacteur de reformage 6 en contact thermique avec le premier brûleur 24.  The first burner 24 is preferably a catalytic burner but may also be a flame burner and is in thermal contact with the reforming reactor 6. In stationary operation, it is fed with exhaust gas via line 8, fueled by a pipe 31, compressed air from the compression group 18 through a pipe 33 and anode gas through the pipe 23. The first burner 24 can achieve, simultaneously or not, the combustion of the exhaust gas, fuel, air compressed and anode gases containing hydrogen. The first burner 24 thus makes it possible to carry out a first combustion of the reject gases up to a temperature, for example of the order of 750 to 850 C. This first combustion makes it possible on the one hand to reduce the toxicity of the gases produced by the module. 1 before their rejection to the exhaust, and secondly to produce thermal energy that can be supplied to the reforming reactor 6 in thermal contact with the first burner 24.

Les gaz brûlés issus du premier brûleur 24 sont évacués par une conduite 26 vers l'échangeur thermique de surchauffe 3. L'échangeur 3 est par exemple parcouru à contre-courant par les gaz brûlés issus du premier brûleur 24 qui cèdent de l'énergie thermique à la vapeur d'eau pour la surchauffer. Les gaz brûlés sont ensuite acheminés par une conduite 28 vers le deuxième brûleur 27. Le deuxième brûleur 27 est de préférence un brûleur catalytique, mais peut également être un brûleur à flamme, et est en contact thermique avec le générateur de vapeur 2. Il est alimenté, en fonctionnement stationnaire, en gaz brûlés issus de l'échangeur thermique 3 par la conduite 28 et en carburant par une conduite 29. Il permet d'une part de compléter la combustion des gaz de rejet et des gaz brûlés produits par le brûleur à flamme, et d'autre part de fournir de l'énergie thermique au générateur de vapeur 2. Le deuxième brûleur 27 n'a pas besoin d'être alimenté en air comprimé lorsque l'air comprimé injecté dans le premier brûleur 24 par la conduite 33 alimente en excès le premier brûleur 24. De plus, lorsque la gestion thermique est bien adaptée, la température et la composition des gaz brûlés injectés dans le deuxième brûleur 27 peuvent permettre, en régime stationnaire, de fournir l'énergie nécessaire au générateur de vapeur 2 tout en permettant de compléter la combustion des gaz de rejet sans injection supplémentaire de carburant. On obtient ainsi en sortie du deuxième brûleur 27 des gaz dont la combustion a été complète, c'est-à-dire des gaz moins polluants. Les gaz brûlés issus du deuxième brûleur 27 sont alors acheminés par une conduite 30 vers le groupe de compression 18 avant leur rejet par l'échappement. Les gaz cathodiques, issus du compartiment cathodique 14 et composés d'eau et d'air, sont envoyés vers un refroidisseur-séparateur 20 via une conduite 21, puis sont acheminés par une conduite 22 jusqu'au groupe de compression 18. Le refroidisseur-séparateur 20 permet de récupérer l'eau, notamment produite par la pile à combustible 12, et contenue dans les gaz cathodiques. Cette eau est amenée par une conduite 37 vers le générateur de vapeur 2.  The flue gases from the first burner 24 are discharged via a pipe 26 to the superheat heat exchanger 3. The heat exchanger 3 is for example traversed countercurrently by the flue gases from the first burner 24 which yield energy. thermal steam to overheat. The flue gases are then conveyed via a line 28 to the second burner 27. The second burner 27 is preferably a catalytic burner, but may also be a flame burner, and is in thermal contact with the steam generator 2. It is fed, in stationary operation, flue gas from the heat exchanger 3 through the pipe 28 and fuel through a pipe 29. It allows on the one hand to complete the combustion of the exhaust gases and burnt gases produced by the burner flame, and on the other hand to provide thermal energy to the steam generator 2. The second burner 27 does not need to be supplied with compressed air when the compressed air injected into the first burner 24 by the In addition, when the thermal management is well adapted, the temperature and the composition of the burnt gases injected into the second burner 27 can make it possible, in accordance with FIG. stationary regime, to provide the necessary energy to the steam generator 2 while allowing to complete the combustion of the exhaust gas without additional fuel injection. This produces at the outlet of the second burner 27 gases whose combustion has been complete, that is to say less polluting gases. The flue gases from the second burner 27 are then conveyed via a pipe 30 to the compression group 18 before being rejected by the exhaust. The cathodic gases, coming from the cathode compartment 14 and composed of water and air, are sent to a chiller-separator 20 via a pipe 21, then are conveyed via a pipe 22 to the compression unit 18. The chiller separator 20 makes it possible to recover the water, in particular produced by the fuel cell 12, and contained in the cathode gases. This water is fed via a pipe 37 to the steam generator 2.

Le refroidisseur-séparateur 20 permet, en récupérant l'eau contenue dans les gaz produits par la pile à combustible 12, de maintenir, si nécessaire, un bilan d'eau positif pour le module de puissance 1.  The cooler-separator 20 makes it possible, by recovering the water contained in the gases produced by the fuel cell 12, to maintain, if necessary, a positive water balance for the power module 1.

Le groupe de compression 18 comprend avantageusement un compresseur volumétrique entraîné par un moteur électrique, à titre de premier étage de compression, et un groupe turbocompresseur comprenant un compresseur relié par un arbre à une turbine, à titre de deuxième étage de compression. Le compresseur volumétrique est alimenté en air ambiant via une conduite 32. L'air ambiant subit une première compression puis est envoyé dans le compresseur du deuxième étage, entraîné via l'arbre commun, par la turbine. La turbine est alimentée, d'une part, par les gaz brûlés récupérés à la sortie du deuxième brûleur 27 et acheminés par la conduite 30 et, d'autre part, par les gaz cathodiques récupérés à la sortie du refroidisseur-séparateur 20 et acheminés par la conduite 22. A la sortie de la turbine, les gaz sont envoyés à l'échappement par une conduite 34. L'air comprimé par le groupe de compression 18 jusqu'à une pression comprise par exemple entre 2 et 4 bars, permet d'alimenter en oxygène le compartiment cathodique 14 de la pile à combustible 12 via la conduite 19, le premier brûleur 24 via la conduite 33 et le brûleur à flamme 40 via une conduite 41. Le module 1 comprend également le brûleur à flamme 40 qui alimente en gaz chauds les éléments du module. Le brûleur 40 est alimenté en carburant et en air comprimé. L'air comprimé est produit par le groupe de compression 18 et est acheminé par une conduite 41 jusqu'au brûleur 40. Une vanne trois voies 42 est montée entre la sortie du groupe de compression 18 et les conduites 33 et 41, et est commandée par une unité de commande électronique (UCE) 43. L'unité 43 commande la vanne 42 selon les informations qui lui sont transmises par le capteur de température 44 qui mesure la température du premier brûleur catalytique 24. Le brûleur 40 fournit des gaz chauds qui sont acheminés au premier brûleur 24 par une conduite 45. Une vanne 46 est montée entre la sortie du brûleur 40 et la conduite 45 et est aussi commandée par l'unité 43. Le module 1 comprend également une vanne 50 qui est commandée par l'unité 43 et qui permet de fournir, via une conduite 51, un mélange de carburant et d'air au réacteur de reformage 6. Le mélange de carburant et d'air est produit par un mélangeur 52, par exemple un venturi, qui est alimenté en carburant par une conduite 53 et en air comprimé par une conduite 54. Le mélange de carburant et d'air permet de mettre en oeuvre une réaction d'oxydation partielle dans le réacteur de reformage 6 durant la deuxième étape de la phase de démarrage.  The compression unit 18 advantageously comprises a volumetric compressor driven by an electric motor, as a first compression stage, and a turbocharger unit comprising a compressor connected by a shaft to a turbine, as a second compression stage. The volumetric compressor is supplied with ambient air via a pipe 32. The ambient air undergoes a first compression and is then sent into the compressor of the second stage, driven via the common shaft, by the turbine. The turbine is fed, on the one hand, by the flue gases recovered at the outlet of the second burner 27 and conveyed by the pipe 30 and, on the other hand, by the cathode gases recovered at the outlet of the cooler-separator 20 and conveyed by the pipe 22. At the outlet of the turbine, the gases are sent to the exhaust via a pipe 34. The compressed air by the compression unit 18 up to a pressure of, for example, between 2 and 4 bar, allows supplying oxygen to the cathode compartment 14 of the fuel cell 12 via the pipe 19, the first burner 24 via the pipe 33 and the flame burner 40 via a pipe 41. The module 1 also comprises the flame burner 40 which feeds the elements of the module with hot gases. The burner 40 is supplied with fuel and compressed air. The compressed air is produced by the compression unit 18 and is conveyed via a line 41 to the burner 40. A three-way valve 42 is mounted between the outlet of the compression unit 18 and the lines 33 and 41, and is controlled by an electronic control unit (ECU) 43. The unit 43 controls the valve 42 according to the information transmitted to it by the temperature sensor 44 which measures the temperature of the first catalytic burner 24. The burner 40 provides hot gases which are fed to the first burner 24 by a pipe 45. A valve 46 is mounted between the outlet of the burner 40 and the pipe 45 and is also controlled by the unit 43. The module 1 also comprises a valve 50 which is controlled by the unit 43 and which provides, via a pipe 51, a mixture of fuel and air to the reforming reactor 6. The mixture of fuel and air is produced by a mixer 52, for example a venturi, which is fed carburised The mixture of fuel and air makes it possible to carry out a partial oxidation reaction in the reforming reactor 6 during the second step of the start-up phase.

Lorsque le module 1 est démarré, la montée en température des différents éléments se fait selon deux étapes successives. Dans la première étape, le brûleur à flamme 40 est alimenté en carburant et en air. L'injection d'air comprimé dans le brûleur à flamme 40 permet de contrôler la température des gaz chauds qui en sortent. En effet, afin d'éviter la formation d'oxydes d'azotes et afin de ménager les matériaux, il est préférable de maintenir la température des éléments 24, 3, 27 du module, en-dessous d'environ 900 C. L'ajout d'air en excès permet de diluer si nécessaire l'énergie thermique des gaz chauds de manière à ne pas atteindre une température trop élevée. Les gaz chauds sont acheminés d'abord vers le premier brûleur 24 par la conduite 45, puis vers l'échangeur thermique de surchauffe 3 par la conduite 26, puis vers le deuxième brûleur 27 par la conduite 27. Ils sont ensuite évacués vers le groupe de compression 18 par la conduite 30. Lorsque le premier brûleur 24 a atteint la température à partir de laquelle une réaction d'oxydation partielle peut être mise en œuvre dans le réacteur de reformage 6, la première étape de montée en température prend fin. Cette température est comprise par exemple entre 200 et 400 C. Le brûleur à flamme 40 est alors arrêté, la vanne 46 est coupée et la vanne 42 redirige l'air comprimé vers le premier brûleur 24.  When the module 1 is started, the rise in temperature of the various elements is done in two successive steps. In the first step, the flame burner 40 is supplied with fuel and air. The injection of compressed air into the flame burner 40 makes it possible to control the temperature of the hot gases that come out of it. Indeed, in order to avoid the formation of nitrogen oxides and to spare the materials, it is preferable to maintain the temperature of the elements 24, 3, 27 of the module, below about 900 C. addition of excess air can dilute if necessary the thermal energy of hot gases so as not to reach a temperature too high. The hot gases are first fed to the first burner 24 through line 45, then to the overheating heat exchanger 3 through line 26, then to the second burner 27 via line 27. They are then discharged to the group When the first burner 24 has reached the temperature from which a partial oxidation reaction can be carried out in the reforming reactor 6, the first step of temperature rise ends. This temperature is for example between 200 and 400 C. The flame burner 40 is then stopped, the valve 46 is cut off and the valve 42 redirects the compressed air to the first burner 24.

La deuxième étape de montée en température commence alors. La vanne 50 fournit au réacteur de reformage 6 un mélange d'air et de carburant de manière à avoir une réaction d'oxydation partielle dans le réacteur 6. Le reformat produit est alors acheminé vers une vanne 47 qui le dirige soit à la fois au premier brûleur 24 via la conduite 8 et au deuxième brûleur 27 via une conduite 9, soit uniquement vers le premier brûleur 24. On peut noter cependant que le reformat ne traverse pas la membrane 6' car sa pression n'est pas suffisamment élevée. Durant cette deuxième étape, le reformat est brûlé, soit successivement soit simultanément, dans les brûleurs 24 et 27. On obtient ainsi de l'énergie thermique qui est transmise par conduction au réacteur de reformage 6 et au générateur de vapeur 2, sans qu'il soit nécessaire d'apporter du carburant supplémentaire. De cette façon, on augmente encore la vitesse de réchauffement du module 1, on économise le carburant et on limite les émissions polluantes. Le réchauffement du module 1 est également renforcé par le caractère exothermique de la réaction d'oxydation partielle. Enfin, le reformat transite dans les brûleurs 24 et 27 de manière à être complètement brûlé avant le rejet à l'échappement, c'est-à-dire de manière à être moins toxique. Une fois que le brûleur 24 a atteint la température de fonctionnement nominale du réacteur 6, la vanne 50 est coupée et la phase de démarrage prend fin. On réalise alors une montée en pression de la vapeur d'eau et du carburant qui sont fournis par la conduite 7 au réacteur de reformage 6, et une réaction de vapo-reformage peut alors être mise en oeuvre. Il est préférable de réaliser la montée en pression lorsque la membrane 6' est à sa température nominale. En effet, si l'hydrogène permée à travers la membrane 6' avant que celle-ci ne soit à sa température nominale, il y a un risque pour qu'elle se fissure. L'hydrogène produit est alors acheminé vers le compartiment anodique 13 de la pile à combustible 12, via la conduite 10, tandis que les gaz de rejet sont acheminés soit vers les deux brûleurs catalytiques 24, 27, soit uniquement vers le premier brûleur catalytique 24, pour d'une part y être brûlés avant leur rejet à l'échappement, et d'autre part fournir de l'énergie thermique nécessaire à la réaction de vapo-reformage.  The second stage of temperature rise then begins. The valve 50 supplies the reforming reactor 6 with a mixture of air and fuel so as to have a partial oxidation reaction in the reactor 6. The product reformate is then conveyed to a valve 47 which directs it either at the same time to first burner 24 via the pipe 8 and the second burner 27 via a pipe 9, or only to the first burner 24. It may be noted however that the reformate does not cross the membrane 6 'because its pressure is not high enough. During this second step, the reformate is burned, either successively or simultaneously, in the burners 24 and 27. This produces thermal energy which is transmitted by conduction to the reforming reactor 6 and the steam generator 2, without which it is necessary to bring extra fuel. In this way, the heating rate of the module 1 is further increased, the fuel is saved and the polluting emissions are limited. The heating of the module 1 is also reinforced by the exothermic nature of the partial oxidation reaction. Finally, the reformate passes into the burners 24 and 27 so as to be completely burned before the exhaust discharge, that is to say so as to be less toxic. Once the burner 24 has reached the nominal operating temperature of the reactor 6, the valve 50 is shut down and the start phase ends. A rise in pressure of the steam and the fuel which are supplied by line 7 to the reforming reactor 6 is then carried out, and a vapor reforming reaction can then be carried out. It is preferable to carry out the increase in pressure when the membrane 6 'is at its nominal temperature. Indeed, if the hydrogen permeated through the membrane 6 'before it is at its nominal temperature, there is a risk that it will crack. The hydrogen produced is then conveyed to the anode compartment 13 of the fuel cell 12, via the pipe 10, while the reject gases are conveyed either to the two catalytic burners 24, 27, or only to the first catalytic burner 24 , firstly to be burned before their discharge to the exhaust, and secondly to provide thermal energy necessary for the steam reforming reaction.

Sur la figure 2, un autre mode de réalisation est représenté dans lequel les éléments communs au premier mode de réalisation portent les mêmes références. Dans ce mode de réalisation, la membrane 6' n'est pas couplée au réacteur de reformage 6 mais est montée en amont du réacteur 6. Une vanne 60 est alors montée entre le réacteur 6 et la membrane 6', et permet d'acheminer le reformat produit par le réacteur 6 soit vers la membrane 6' soit vers les brûleurs catalytiques 24 et 27 via les conduites 61 et 62. La vanne 60 est commandée par l'unité 43 et contrôle la fin de la phase de démarrage. En effet, pendant la deuxième étape de la phase de démarrage, le réacteur 6 met en oeuvre une réaction d'oxydation partielle et le reformat produit est acheminé vers les brûleurs catalytiques 24, 27 via la vanne 60. Par contre, en fonctionnement stationnaire, la vanne 60 achemine le reformat produit par vapo-reformage, vers la membrane 6'. La membrane 6' fournit alors d'une part un gaz riche en hydrogène qui alimente le compartiment anodique 13, et d'autre part des gaz de rejet qui sont acheminés vers le premier brûleur 24 via la conduite 63 pour y être brûlés. Le fonctionnement du reste du module 1 reste analogue au premier mode de réalisation.  In Figure 2, another embodiment is shown in which the elements common to the first embodiment have the same references. In this embodiment, the membrane 6 'is not coupled to the reforming reactor 6 but is mounted upstream of the reactor 6. A valve 60 is then mounted between the reactor 6 and the membrane 6', and allows routing the reformate produced by the reactor 6 is to the membrane 6 'or to the catalytic burners 24 and 27 via the lines 61 and 62. The valve 60 is controlled by the unit 43 and controls the end of the startup phase. Indeed, during the second step of the start-up phase, the reactor 6 implements a partial oxidation reaction and the product reformate is conveyed to the catalytic burners 24, 27 via the valve 60. On the other hand, in stationary operation, the valve 60 conveys the reformate produced by vapo-reforming, to the membrane 6 '. The membrane 6 'then provides on the one hand a hydrogen-rich gas which supplies the anode compartment 13, and on the other hand reject gases which are conveyed to the first burner 24 via the pipe 63 to be burned therein. The operation of the rest of the module 1 remains similar to the first embodiment.

Selon une variante de l'invention, le carburant peut être vaporisé dans un échangeur thermique indépendant avant d'être injecté dans le surchauffeur. De même, selon une autre variante de l'invention, un purificateur ou plusieurs peuvent être placés à la suite du réacteur de reformage. Dans ce cas, la membrane de séparation d'hydrogène peut être placée à la suite des purificateurs, ou bien peut leur être associée. Selon une autre variante, un troisième brûleur catalytique peut être associé à l'échangeur thermique de surchauffe. Le module de puissance tel que décrit précédemment peut être utilisé au sein d'un véhicule automobile pour diverses applications.  According to a variant of the invention, the fuel can be vaporized in an independent heat exchanger before being injected into the superheater. Likewise, according to another variant of the invention, one or more purifiers may be placed after the reforming reactor. In this case, the hydrogen separation membrane may be placed after the purifiers, or may be associated with them. According to another variant, a third catalytic burner may be associated with the overheating heat exchanger. The power module as described above can be used within a motor vehicle for various applications.

Ainsi, selon la gamme de puissance délivrée par le module, on pourra envisager soit l'entraînement du véhicule, soit l'alimentation des équipements électriques du véhicule, soit enfin une prolongation d'autonomie du véhicule.  Thus, depending on the power range delivered by the module, it will be possible to consider either driving the vehicle, or feeding the electrical equipment of the vehicle, or finally an extension of the vehicle's autonomy.

Claims (12)

REVENDICATIONS 1. Module de puissance (1) comprenant : - une pile à combustible (12) alimentée en gaz riche en oxygène et en gaz riche en hydrogène, et capable de générer de l'énergie électrique, - un réacteur de reformage (6) monté en amont de la pile à combustible (12) et alimenté en carburant hydrocarboné et en vapeur d'eau ou en gaz riche en oxygène, et capable de produire un reformat, - une membrane de séparation d'hydrogène (6') montée en aval et/ou couplée au réacteur de reformage (6), et capable de produire un gaz plus riche en hydrogène que le reformat et des gaz de rejet, caractérisé en ce que le module de puissance (1) comprend également : - un premier brûleur catalytique (24) en contact thermique avec le réacteur de reformage (6) et pouvant être alimenté par des gaz de rejet issus de la membrane de séparation d'hydrogène (6') ou par le reformat provenant du réacteur de reformage (6), - une source de chaleur extérieure (40) alimentée en carburant et en gaz riche en oxygène, et capable de produire des gaz brûlés, - et en ce que le réacteur de reformage (6) est monté de manière à pouvoir être chauffé par les gaz brûlés issus de la source de chaleur extérieure (40), et le premier brûleur catalytique (24) est monté de manière à pouvoir être chauffé par la combustion du reformat et/ou des gaz de rejet.  Power module (1) comprising: - a fuel cell (12) supplied with oxygen-rich gas and hydrogen-rich gas, and capable of generating electrical energy, - a reforming reactor (6) mounted upstream of the fuel cell (12) and supplied with hydrocarbon fuel and with water vapor or oxygen rich gas, and capable of producing a reformate, - a downstream hydrogen separation membrane (6 ') and / or coupled to the reforming reactor (6), and capable of producing a gas richer in hydrogen than the reformate and reject gases, characterized in that the power module (1) also comprises: - a first catalytic burner (24) in thermal contact with the reforming reactor (6) and capable of being fed with reject gases from the hydrogen separation membrane (6 ') or reformate from the reforming reactor (6), - an external heat source (40) supplied with fuel and gas r oxygen scavenger, and capable of producing flue gas, - and in that the reforming reactor (6) is mounted so that it can be heated by the flue gases from the external heat source (40), and the first catalytic burner (24) is mounted so that it can be heated by combustion of the reformate and / or off-gases. 2. Module de puissance (1) selon la revendication 1 dans lequel la source de chaleur extérieure (40) est un brûleur à flamme (40).  2. Power module (1) according to claim 1 wherein the external heat source (40) is a flame burner (40). 3. Module de puissance (1) selon la revendication 1 ou 2 dans lequel le premier brûleur catalytique (24) peut être alimenté par les gaz issus de la pile à combustible (12) et/ou un gaz riche en oxygène et/ou du carburant.  3. power module (1) according to claim 1 or 2 wherein the first catalytic burner (24) can be fed by the gases from the fuel cell (12) and / or oxygen-rich gas and / or fuel. 4. Module de puissance (1) selon l'une des revendications 1 à 3 comprenant également un générateur de vapeur (2) monté en amont du réacteur de reformage (6), alimenté en eau et capable de produire de la vapeur d'eau, et un deuxième brûleur catalytique (27) en contactthermique avec le générateur de vapeur (2) et pouvant être alimenté par des gaz issus du. premier brûleur (24) et/ou par le reformat issus du réacteur de reformage (6) et éventuellement par du carburant, le deuxième brûleur catalytique (27) étant monté de manière à pouvoir être chauffé par la combustion du reformat et/ou des gaz de rejet.  4. Power module (1) according to one of claims 1 to 3 further comprising a steam generator (2) mounted upstream of the reforming reactor (6), supplied with water and capable of producing water vapor , and a second catalytic burner (27) in thermal contact with the steam generator (2) and able to be supplied with gases from the. first burner (24) and / or the reformate from the reforming reactor (6) and optionally with fuel, the second catalytic burner (27) being mounted so that it can be heated by the combustion of the reformate and / or gases rejection. 5. Module de puissance (1) selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel une vanne (46) est montée entre la sortie de la source de chaleur extérieure (40) et l'entrée du premier brûleur catalytique (24), la vanne (46) étant commandée par un capteur de température du catalyseur (44) monté dans le premier brûleur catalytique (24).  5. power module (1) according to one of claims 1 to 4 wherein a valve (46) is mounted between the outlet of the external heat source (40) and the inlet of the first catalytic burner (24), the valve (46) being controlled by a catalyst temperature sensor (44) mounted in the first catalytic burner (24). 6. Module de puissance (1) selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel une vanne (47) commandée à trois voies est montée entre la sortie du réacteur de reformage (6) et l'entrée des premier et deuxième brûleurs (24, 27), la vanne (47) à trois voies étant commandée par un capteur de température du catalyseur (44) monté dans le premier brûleur catalytique (24).  6. Power module (1) according to one of claims 1 to 4 wherein a valve (47) controlled three-way is mounted between the outlet of the reforming reactor (6) and the inlet of the first and second burners ( 24, 27), the three-way valve (47) being controlled by a catalyst temperature sensor (44) mounted in the first catalytic burner (24). 7. Module de puissance (1) selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel une vanne (60) commandée à trois voies est montée entre la sortie du réacteur de reformage (6), l'entrée des premier et deuxième brûleurs (24, 27) et l'entrée de la membrane de séparation d'hydrogène (6'), la vanne à trois voies (60) étant commandée par un capteur de température du catalyseur (44) monté dans le premier brûleur catalytique (24).  7. power module (1) according to one of claims 1 to 4 wherein a valve (60) controlled three-way is mounted between the outlet of the reforming reactor (6), the inlet of the first and second burners ( 24, 27) and the inlet of the hydrogen separation membrane (6 '), the three-way valve (60) being controlled by a catalyst temperature sensor (44) mounted in the first catalytic burner (24) . 8. Module de puissance (1) selon l'une des revendications précédentes comprenant également un échangeur thermique de surchauffe (3) alimenté respectivement par la vapeur issue du générateur de vapeur (2) et par les gaz brûlés issus du premier brûleur (24), et fournissant respectivement de la vapeur d'eau surchauffée au réacteur de reformage (6) et des gaz brûlés au deuxième brûleur (27), l'échangeur thermique de surchauffe (2) étant monté de façon à pouvoir être chauffé par les gaz issus du premier brûleur (24).  8. Power module (1) according to one of the preceding claims also comprising an overheating heat exchanger (3) fed respectively by the steam from the steam generator (2) and by the flue gases from the first burner (24) and respectively supplying superheated steam to the reforming reactor (6) and flue gases to the second burner (27), the superheat heat exchanger (2) being mounted so that it can be heated by the gases from the first burner (24). 9. Module de puissance (1) selon la revendication 8 dans lequel le premier brûleur (24), l'échangeur thermique de surchauffe (3) et ledeuxième brûleur (27) sont montés en série sur le circuit d'évacuation des gaz brûlés.  9. Power module (1) according to claim 8 wherein the first burner (24), the superheat heat exchanger (3) and thè second burner (27) are connected in series on the flue gas discharge circuit. 10. Procédé de mise en oeuvre d'un module de puissance (1) comprenant une pile à combustible (12) alimentée en gaz riche en hydrogène par un réacteur de reformage (6) associé à une membrane de séparation d'hydrogène (6'), caractérisé en ce que : le module de puissance (1) comprend également un premier brûleur catalytique (24) en contact thermique avec le réacteur de reformage (6), dans lequel, dans une phase de démarrage : - on fait monter la température du premier brûleur (24) et du réacteur de reformage (6) jusqu'à une première température au moyen d'une source de chaleur extérieure (40), puis - on fait monter la température du réacteur de reformage (6) jusqu'à une deuxième température en réalisant une réaction d'oxydation partielle dans le réacteur de reformage (6), et on fait monter la température du premier brûleur catalytique (24) par combustion du reformat produit par le réacteur de reformage (6).  10. A method of implementing a power module (1) comprising a fuel cell (12) fed with hydrogen-rich gas by a reforming reactor (6) associated with a hydrogen separation membrane (6 '). ), characterized in that: the power module (1) also comprises a first catalytic burner (24) in thermal contact with the reforming reactor (6), in which, in a starting phase: - the temperature is raised the first burner (24) and the reforming reactor (6) to a first temperature by means of an external heat source (40), and then the temperature of the reforming reactor (6) is raised to a second temperature by carrying out a partial oxidation reaction in the reforming reactor (6), and raising the temperature of the first catalytic burner (24) by combustion of the reformate produced by the reforming reactor (6). 11. Procédé selon la revendication précédente dans lequel le module (1) comprend également un deuxième brûleur catalytique (27) qui, lors de la phase de démarrage, est chauffé d'abord par la source de chaleur extérieure (40), puis par combustion du reformat produit par la réaction d'oxydation partielle.  11. Method according to the preceding claim wherein the module (1) also comprises a second catalytic burner (27) which, during the start-up phase, is heated first by the external heat source (40) and then by combustion. reformate produced by the partial oxidation reaction. 12. Procédé selon la revendication 11 dans lequel, après la phase de démarrage : - on alimente le réacteur de reformage (6) avec un mélange de vapeur d'eau et de carburant sous pression de manière à obtenir à la sortie de la membrane (6'), d'une part de l'hydrogène provenant du reformat produit par vapo-reformage et ayant traversé la membrane (6'), et d'autre part des gaz n'ayant pas traversé la membrane (6') ; - on alimente la pile à combustible (12) avec l'hydrogène ayant traversé la membrane (6'), et - on alimente les premier et deuxième brûleurs (24, 27) avec les gaz n'ayant pas traversé la membrane (6').  12. Process according to claim 11, in which, after the start-up phase: the reforming reactor (6) is fed with a mixture of steam and pressurized fuel so as to obtain at the outlet of the membrane ( 6 '), on the one hand hydrogen from the reformate produced by vapo-reforming and having passed through the membrane (6'), and on the other hand gases that have not passed through the membrane (6 '); the fuel cell (12) is fed with the hydrogen that has passed through the membrane (6 '), and the first and second burners (24, 27) are fed with the gases that have not passed through the membrane (6'); ).
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