FR3074363A1 - Pile a combustible comprenant un dispositif de regulation de pression et procede de regulation de pression - Google Patents
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Abstract
Une pile à combustible, en particulier pour une application aéronautique, comprenant un module central comprenant une pluralité de cellules de génération d'électricité, une première plaque terminale et une deuxième plaque terminale, au moins une des plaques terminales comprenant au moins une canalisation de sortie (22, 22'). La pile à combustible comprend un dispositif de régulation de pression (3) relié fluidiquement à la canalisation de sortie (22'), ledit dispositif de régulation de pression (3) comprenant au moins une branche (3A, 3B, 3C) reliée fluidiquement à la canalisation de sortie (22'), au moins un organe d'ouverture/fermeture (5A, 5B, 5C) de la branche (3A, 3B, 3C), au moins un organe de mesure (6) de la pression (P22) dans la canalisation de sortie (22') et au moins un organe de commande (7) de l'organe d'ouverture/fermeture (5A, 5B, 5C) en fonction de la pression mesurée (P22).
Description
PILE A COMBUSTIBLE COMPRENANT UN DISPOSITIF DE REGULATION DE PRESSION ET PROCEDE DE REGULATION DE PRESSION
DOMAINE TECHNIQUE GENERAL ET ART ANTERIEUR
La présente invention concerne le domaine des piles à combustibles pour une application aéronautique et, plus particulièrement, la régulation de pression dans une telle pile à combustible.
De manière connue, une pile à combustible permet de produire de l’énergie électrique à partir d’hydrogène et d’air (combustibles). En référence à la figure 1, une pile à combustible P comporte un module central 1, comportant une pluralité de cellules, placé entre deux plaques terminales 2A, 2B qui permettent, d’une part, de maintenir les cellules ensemble et, d’autre part, de permettre une introduction des combustibles et une évacuation des produit de réaction, constitués principalement d’eau et de traces de combustible. Dans cet exemple, la première plaque 2A comporte une première canalisation d’entrée 21 d’un premier combustible Cl, ici du dioxygène O2, et une deuxième canalisation d’entrée 21’ du deuxième combustible C2, ici du dihydrogène H2. La deuxième plaque 2B comporte une première canalisation de sortie 22 par laquelle sont évacués de l’eau et des traces de dioxygène R(C 1 ) et une deuxième canalisation de sortie 22’ par laquelle sont évacués de l’eau et des traces de dihydrogène R(C2).
A titre d’exemple, dans le cas d’une pile à combustible de type Proton Exchange Membrane Fuel Cell Haute Température (HT-PEMFC), les températures de fonctionnement peuvent atteindre 200°C. A de telles températures, les produits de réaction circulant dans les canalisations de sortie 22, 22’ sont à l’état gazeux et peuvent être évacués de manière optimale. Dans des conditions rares de fonctionnement, la température de fonctionnement peut baisser et les fluides circulant dans les canalisations de sortie 22, 22’ peuvent se condenser à l’état liquide. Si les condensats sont trop nombreux, les canalisations de sortie 22, 22’ sont susceptibles d’être obstruées, ce qui peut entraîner des problèmes d’échappement, et par voie de conséquence, une montée importante en pression dans les canalisations de sortie 22, 22’ qui pourraient endommager la pile à combustible P.
Pour une application aéronautique, lorsqu’une pile à combustible P est embarquée dans un aéronef, celle-ci est soumise à des températures et des pressions différentes. A titre d’exemple, lorsque l’altitude de l’aéronef est élevée, par exemple 17000m, la température extérieure est faible, par exemple de l’ordre de -56,5°C, et la pression extérieure est faible, par exemple de l’ordre de 9000 Pa. Une telle pression extérieure influence le fonctionnement et les performances de la pile à combustible P, en particulier, la pression du fluide dans les canalisations de sortie 22, 22’ de la deuxième plaque terminale 2B lorsque celles-ci sont directement en contact avec l’environnement extérieur. De telles conditions de fonctionnement augmentent le risque de condensation des produits de réaction et, par conséquent, le risque de dysfonctionnement.
L’invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients en proposant une pile à combustible permettant de réguler la pression dans ses canalisations de sortie et, ce, indépendamment de l’environnement dans laquelle est utilisée la pile à combustible.
PRESENTATION GENERALE DE L’INVENTION
A cet effet, l’invention concerne une pile à combustible, en particulier pour une application aéronautique, comprenant :
- un module central comprenant une pluralité de cellules de génération d’électricité à partir d’au moins un premier combustible et d’un deuxième combustible,
- une première plaque terminale, reliée à une première extrémité du module central et une deuxième plaque terminale, reliée à une deuxième extrémité du module central et
- au moins une des plaques terminales comprenant au moins une canalisation de sortie reliée fluidiquement au module central et adaptée pour évacuer au moins un produit de réaction.
L’invention est remarquable en ce qu’elle comprend un dispositif de régulation de pression relié fluidiquement à la canalisation de sortie, ledit dispositif de régulation de pression comprenant :
- au moins une branche de section de passage déterminée, la branche étant reliée fluidiquement à la canalisation de sortie,
- au moins un organe d’ouverture/fermeture de la branche,
- au moins un organe de mesure de la pression dans la canalisation de sortie et
- au moins un organe de commande de l’organe d’ouverture/fermeture en fonction de la pression mesurée.
L’utilisation d’un dispositif de régulation associé à une canalisation de sortie permet de réguler la pression dans la pile à combustible et facilite l’évacuation de condensats de la canalisation de sortie. Tout dysfonctionnement est ainsi écarté. De manière avantageuse, le dispositif de régulation permet de modifier dynamiquement la section de passage en fonction de la pression mesurée. Autrement dit, même si la pression interne de la pile à combustible évolue de manière importante sous l’effet des conditions extérieures (température, pression), la pression interne demeure régulée, ce qui assure un fonctionnement optimal et sécurisé.
De préférence, le dispositif de régulation de pression comporte une pluralité de branches reliées fluidiquement à la canalisation de sortie, chaque branche ayant une section de passage déterminée, chaque branche étant associée à au moins un organe d’ouverture/fermeture de la branche, l’organe de commande étant configuré pour commander les organes d’ouverture/fermeture en fonction de la pression mesurée.
L’utilisation de plusieurs branches permet de modifier la section globale de passage en fonction de l’ouverture/fermeture de chaque branche. Autrement dit, la section globale est modifiée par paliers prédéterminés. Une telle modification est plus robuste et peut être mise en œuvre de manière pratique et simple sur une large plage de pression et de température.
De manière préférée, les sections de passage déterminées des branches sont différentes les unes des autres. Ainsi, on peut définir un grand nombre de sections globales différentes pour former un grand nombre de paliers. L’évolution de la section globale est ainsi progressive.
Selon un aspect préféré, le dispositif de régulation de pression comprend au moins une première branche ayant une première section de passage déterminée reliée fluidiquement à la canalisation de sortie, la première branche étant associée à un premier organe d’ouverture/fermeture et au moins une deuxième branche ayant une deuxième section de passage déterminée reliée fluidiquement à la canalisation de sortie, la deuxième branche étant associée à un deuxième organe d’ouverture/fermeture, l’organe de commande étant configuré pour commander le premier organe d’ouverture/fermeture et le deuxième organe d’ouverture/fermeture en fonction de la pression mesurée. De préférence, la deuxième section de passage est plus grande que la première section de passage.
Selon un aspect de l’invention, le dispositif de régulation de pression comprend au moins une troisième branche ayant une troisième section de passage déterminée reliée fluidiquement à la canalisation de sortie, la troisième branche étant associée à un troisième organe d’ouverture/fermeture. De préférence, la troisième section de passage est plus grande que la deuxième section de passage.
De manière préférée, le dispositif de régulation s’étendant d’amont en aval depuis la canalisation de sortie, l’organe d’ouverture/fermeture est situé à proximité d’une extrémité aval dudit dispositif de régulation. L’organe d’ouverture/fermeture est avantageusement éloigné de la canalisation de sortie, ce qui permet d’éviter que l’organe d’ouverture/fermeture soit affecté par la température, généralement élevée, de la canalisation de sortie. La fiabilité dudit organe d’ouverture est améliorée.
De préférence, l’organe d’ouverture/fermeture est configuré pour évoluer entre uniquement deux états : un état ouvert et un état fermé. Un tel organe d’ouverture/fermeture s’oppose à un organe d’ouverture/fermeture proportionnel dont les performances ne sont pas optimales sur une plage étendue de température et de pression.
De préférence, le dispositif de régulation de pression est relié fluidiquement à une canalisation de sortie dans laquelle circulent des produits de réaction de dihydrogène. Une canalisation de sortie dans laquelle circulent des produits de réaction de dihydrogène possède de manière générale une section plus faible qu’une canalisation de sortie dans laquelle circulent des produits de réaction de dioxygène. Aussi, il est plus simple et pratique de réguler la pression via la canalisation de sortie associée au dihydrogène.
Selon un aspect préféré, le dispositif de régulation de pression est intégré à la plaque terminale. Cela permet avantageusement à la plaque terminale de remplir plusieurs fonctions synergiques (tenue mécanique du module central, introduction de combustibles, évacuation des produits de réaction et régulation de la pression). Une telle forme de réalisation permet de limiter l’encombrement de la pile à combustible. L’intégration du dispositif de régulation dans une plaque terminale, c’est-à-dire, dans un environnement chaud permet par ailleurs de limiter le risque de condensation.
De préférence, la plaque terminale comprenant un corps parallélépipédique, le dispositif de régulation de pression est intégré, au moins partiellement, dans le volume dudit corps parallélépipédique. Ainsi, on tire avantage du volume non-utilisé de la plaque terminale pour intégrer le dispositif de régulation. Selon cette forme de réalisation, l’encombrement global de la plaque terminale n’est avantageusement pas impacté par l’intégration du dispositif de régulation. De manière préférée, la ou les branches du dispositif de régulation sont réalisées par fabrication additive.
L’invention concerne également un procédé d’utilisation d’une pile à combustible telle que présentée précédemment, le procédé comprenant une étape de mesure de la pression dans la canalisation de sortie et, si la pression mesurée est supérieure à un seuil haut déterminé, une étape d’ouverture d’au moins un organe d’ouverture/fermeture de manière à augmenter la section globale de passage du dispositif de régulation de pression. Grâce au procédé, toute surpression est évitée par augmentation contrôlée de la section de passage du dispositif de régulation.
L’invention concerne également un procédé d’utilisation d’une pile à combustible telle que présentée précédemment, le procédé comprenant une étape de mesure de la pression dans la canalisation de sortie et, si la pression mesurée est inférieure à un seuil bas déterminé, une étape de fermeture d’au moins un organe d’ouverture/fermeture de manière à diminuer la section globale de passage du dispositif de régulation de pression. Grâce au procédé, toute sous pression est évitée par réduction contrôlée de la section de passage du dispositif de régulation.
PRESENTATION DES FIGURES
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et se référant aux dessins annexés sur lesquels :
la figure 1 est une représentation schématique d’une pile à combustible avec ses plaques terminales (déjà présentée), la figure 2 est une représentation schématique d’une pile à combustible selon l’invention comprenant un dispositif de régulation de pression, la figure 3 est une représentation schématique d’un dispositif de régulation de pression, la figure 4 est une représentation schématique en perspective d’une plaque terminale d’une pile à combustible intégrant un dispositif de régulation de pression, la figure 5 est une vue de côté du dispositif de régulation de pression de la figure 4, la figure 6 est une vue de dessus du dispositif de régulation de pression de la figure 4 et la figure 7 est une représentation schématique d’une plaque terminale comprenant un dispositif de régulation intégré au corps de la plaque.
Il faut noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant.
DESCRIPTION D’UN OU PLUSIEURS MODES DE REALISATION ET DE MISE EN OEUVRE
En référence à la figure 2, il est représenté de manière schématique une pile à combustible P comprenant un module central 1 comprenant une pluralité de cellules de génération d’électricité à partir de combustibles. De manière connue, la pile à combustible P comporte une première plaque terminale 2A (plaque supérieure 2A), reliée à une première extrémité du module central 1 et une deuxième plaque terminale 2B (plaque inférieure 2B), reliée à une deuxième extrémité du module central 1.
En référence à la figure 2, la première plaque 2A comporte une première canalisation d’entrée 21 d’un premier combustible Cl, ici du dioxygène O2, et une deuxième canalisation d’entrée 21’ du deuxième combustible C2, ici du dihydrogène H2. De manière analogue, la deuxième plaque 2B comporte une première canalisation de sortie 22 de premiers produits de réaction R(C1 ), ici de l’eau et des traces du premier combustible Cl, et une deuxième canalisation de sortie 22’ de deuxièmes produits de réaction R(C2), ici de l’eau et des traces du deuxième combustible C2.
Une telle pile à combustible est connue de l’homme du métier et ne sera pas présentée plus en détails. Il va de soi que le nombre de canalisations d’entrée et de sortie pourrait être différent pour chaque plaque terminale 2A, 2B.
Selon l’invention, toujours en référence à la figure 2, la pile à combustible P comporte un dispositif de régulation de pression 3 relié à la deuxième canalisation de sortie 22’ de la deuxième plaque terminale 2B.
Dans cet exemple, en référence à la figure 3, le dispositif de régulation de pression 3 comporte une pluralité de branches 3A, 3B, 3C ayant chacune une section de passage déterminée. Chaque branche 3A, 3B, 3C est associée à un organe d’ouverture/fermeture 5A, 5B, 5C de la branche 3A, 3B, 3C. Le dispositif de régulation 3 comporte en outre un organe de mesure 6 de la pression P22 dans la canalisation de sortie 22’ et un organe de commande 7 de l’organe d’ouverture/fermeture 5A, 5B, 5C en fonction de la pression mesurée P22 de manière à assurer une régulation de la pression dans la canalisation de sortie 22’. Autrement dit, le dispositif de régulation 3 permet de garantir une pression interne optimale indépendante de la pression extérieure. Dans cet exemple, le dispositif de régulation de pression 3 est configuré pour maintenir la pression dans la canalisation de sortie 22’ dans une plage déterminée. Dans cet exemple, afin de garantir l’intégrité mécanique de la pile à combustible P, la pression P22 est maintenue entre 1 bar (1000 hPa) et 1,5 bar (1500 hPa).
En référence à la figure 3, le dispositif de régulation de pression 3 comprend un connecteur d’entrée 31, relié fluidiquement à la canalisation de sortie 22, qui est relié fluidiquement à trois branches distinctes 3A, 3B, 3C. Chaque branche 3A, 3B, 3C comporte une section de passage déterminée 4A, 4B, 4C et est associé à un organe d’ouverture/fermeture 5A, 5B, 5C configuré pour autoriser la circulation de fluide dans ladite branche 3A, 3B, 3C.
Le dispositif de régulation 3 comprend un connecteur de sortie 32 relié fluidiquement aux branche 3A, 3B, 3C. Les produits de réaction circulent d’amont en aval depuis le connecteur d’entrée 31 vers le connecteur de sortie 32.
Selon l’invention, Dans cet exemple, les sections de passage déterminées 4A, 4B, 4C possèdent tous une section de passage différente. A titre d’exemple, les sections de passage déterminées 4A, 4B, 4C ont respectivement des sections de passage de 20mm2, de 30mm2 et 40mm2. Plus la section de passage 4A, 4B, 4C est faible, plus la perte de charge induite est importante. Ainsi, en ouvrant/fermant de manière sélective un ou plusieurs sections de passage déterminées 4A, 4B, 4C, on contrôle de manière précise les pertes de charges globales du dispositif de régulation de pression 3. La pression P22 en sortie de la canalisation de sortie 22’ peut ainsi être régulée de manière précise et fiable afin d’obtenir un écoulement du fluide qui soit sonique, c’est-à-dire, un écoulement dont la vitesse est supérieure à 1 Mach. Un tel écoulement possède un débit constant, ce qui facilite la détermination des phénomènes intervenant dans chaque section de passage 4A, 4B, 4C.
Dans cet exemple de réalisation, les sections de passage déterminées 4A, 4B, 4C se présentent sous la forme de rondelles qui sont percées à un calibre donné et montées dans les branches 3A, 3B, 3C. De telles rondelles sont fiables et présentent une usure faible. Il va de soi que les sections de passage pourraient être réalisées de manière différente, par exemple, formées directement avec les branches 3A, 3B, 3C.
Comme indiqué précédemment, une ou plusieurs sections de passage déterminées 4A, 4B, 4C peuvent être ouvertes simultanément afin de modifier la section de passage global. A titre d’exemple, dans le cas présent avec trois sections de passage différentes 4A, 4B, 4C, on peut définir six sections globales de passage différentes pour réguler la pression.
Dans cet exemple, le dispositif de régulation de pression 3 comportent trois organes d’ouverture/fermeture 5A, 5B, 5C configurés pour autoriser/bloquer la circulation de fluide dans les sections de passage déterminées 4A, 4B, 4C. En particulier, chaque organe d’ouverture/fermeture 5A, 5B, 5C est configuré pour ouvrir ou fermer la branche 3A, 3B, 3C dans laquelle il est monté.
De préférence, chaque organe d’ouverture/fermeture 5A, 5B, 5C est positionné en aval de l‘orifice calibré 4A, 4B, 4C avec lequel il est associé comme illustré à la figure 3. Néanmoins, il va de soi que chaque organe d’ouverture/fermeture 5A, 5B, 5C pourrait également être positionné en amont.
De manière préférée, chaque organe d’ouverture/fermeture 5A, 5B, 5C évolue entre uniquement deux états : un état ouvert et un état fermé. Un tel dispositif de régulation 3 possède une structure plus simple et plus fiable qu’un système de régulation disponible dans le marché qui comporte, par exemple, une électrovanne proportionnelle, un régulateur à dôme ou encore une vanne à assistance pneumatique. En effet, de tels systèmes ne sont pas adaptés pour fonctionner de manière optimale sur une plage de température étendue ainsi que sur une plage de pression étendue comme requis pour une utilisation aéronautique. Lorsque le dispositif de régulation comporte un actionnement électrique, le dispositif de régulation ne peut pas fonctionner si la température extérieure est inférieure et trop faible, ce qui présente un inconvénient. Une ouverture/fermeture avec une pluralité d’organes d’ouverture/fermeture 5A, 5B, 5C évoluant entre uniquement deux états est ainsi plus fiable et moins onéreuse.
Les organes d’ouverture/fermeture 5A, 5B, 5C peuvent se présenter sous diverses formes, notamment, une vanne, une électrovanne, un clapet ou un système piston-ressort.
En référence à la figure 3, le dispositif de régulation 3 comporte un organe de mesure de pression 6 dans la canalisation 22’. Dans cet exemple, l’organe de mesure 6 se présente sous la forme d’un capteur comportant une membrane pour mesurer la pression P22. De préférence, l’organe de mesure de pression 6 est adapté pour communiquer la pression mesurée à un organe de commande 7, en particulier un calculateur, qui est relié aux organes d’ouverture/fermeture 5A, 5B, 5C. La communication entre l’organe de mesure de pression 6, l’organe de commande 7 et les organes d’ouverture/fermeture 5A, 5B, 5C peut être réalisée de manière filaire ou sans fil. De manière avantageuse, l’organe de commande 7 est configuré pour commander les organes d’ouverture/fermeture 5A, 5B, 5C en fonction de la pression mesurée P22 de manière à assurer une régulation de la pression dans la canalisation de sortie 22’ par modification de la section globale de passage du dispositif de régulation 3.
Dans cet exemple de mise en œuvre, la pile à combustible P comporte uniquement un dispositif de régulation de pression 3 relié à la canalisation de sortie 22’ par laquelle circulent le produits de réaction liés au dihydrogène R(C2). Néanmoins, il va de soi que chaque canalisation de sortie 22, 22’ pourrait être associée à un dispositif de régulation de pression 3.
De manière préférée, la deuxième canalisation de sortie 22’ par laquelle circulent le produits de réaction liés au dihydrogène R(C2) possède une section de passage plus faible que celle de la première canalisation de sortie 22, ce qui facilite la régulation de pression. Si un seul dispositif de régulation 3 est utilisé, il est préférable de l’associer à la deuxième canalisation de sortie 22’.
A cet effet, l’organe de mesure de pression 6 possède de manière avantageuse une membrane adaptée pour être en contact avec des traces de dihydrogène.
Dans cet exemple, le dispositif de régulation 3 est connecté de manière amovible à la canalisation de sortie 22’, ce qui permet d’offrir de nouvelles fonctions à une pile à combustible P existante.
Selon une forme de réalisation préférée de l’invention, le dispositif de régulation 3 est intégré à une plaque terminale 2B de la pile à combustible P. Ainsi, la plaque terminale 2B peut avantageusement remplir plusieurs fonctions.
En référence aux figures 4 à 6, la plaque terminale 2B comporte un corps 20 dans lequel est formée une canalisation de sortie 22’ du deuxième combustible C2. Le corps 20 de la plaque terminale 2B comporte une face intérieure Fl destinée à venir en contact avec le module central 1 et une face extérieure FE opposée à la face intérieure Fl. De manière connue, la plaque terminale 2B comporte, au niveau de sa face intérieure Fl, des éléments de fixation 23, ici des taraudages, afin de permettre la liaison de la plaque terminale 2B à un module central 1, notamment, à une des cellules du module central 1 (cf. Figure 2).
Le dispositif de régulation de pression 3 est solidarisé au corps 20 de la plaque terminale 2B. Les branches 3A, 3B, 3C sont reliées fluidiquement à la canalisation de sortie 22’ et s’étendent parallèlement au plan de la face intérieure Fl de la plaque terminale 2B afin de diminuer l’encombrement global. Les branches 3A, 3B, 3C sont parallèles et adjacentes. Chaque branche 3A, 3B, 3C possède une longueur comprise de préférence entre 1 cm et 20 cm. Chaque branche 3A, 3B, 3C comprend une extrémité amont reliée à la canalisation de sortie 22’ et une extrémité aval libre destinée à être reliée à un connecteur de sortie 32 (Figure 3). Autrement dit, le dispositif de régulation 3 s’étend en saillie du corps 20 de la plaque terminale 2B.
Chaque organe d’ouverture/fermeture 5A, 5B, 5C est positionné à proximité de l’extrémité aval de la branche 3A, 3B, 3C de manière à limiter l’influence thermique du corps 20 de la plaque terminale 2B sur l’organe d’ouverture/fermeture 5A, 5B, 5C. Cela est particulièrement avantageux lorsque l’organe d’ouverture/fermeture 5A, 5B, 5C comporte un élément bobiné, par exemple une électrovanne, dont le fonctionnement est influencé par la température.
Une plaque terminale 2B comportant un dispositif de régulation de pression 3 intégré est particulièrement avantageuse car elle peut être utilisée en lieu et place d’une plaque terminale traditionnelle d’une pile à combustible P en impactant faiblement l’encombrement.
De manière préférée, en référence à la figure 7, le dispositif de régulation de pression 3 est intégré dans le volume dudit corps parallélépipédique 20. Ainsi, on tire avantage du volume de la plaque terminale 2B pour intégrer le dispositif de régulation 3. Ainsi, comme illustré à la figure 7, seul le connecteur de sortie 32 du dispositif de régulation 3A, 3B, 3C s’étend en saillie pour permettre une connexion. Les sections de passage calibrées 4A, 4B, 4C sont réalisées par fabrication additive, de préférence, lors de la fabrication de la plaque terminale 2B. Ainsi, on obtient une plaque terminale 2B améliorée ayant le même encombrement que l’art antérieur.
Un exemple de mise en œuvre d’une pile à combustible P équipée d’un dispositif de régulation de pression 3 va être dorénavant présenté. Comme indiqué précédemment, en fonction de l’ouverture de chaque section de passage déterminée 4A, 4B, 4C, le dispositif de régulation de pression 3 peut définir six sections globales de passage différentes pour réguler la pression.
Dans cet exemple, la pression dans la canalisation de sortie 22’ doit être maintenue entre 1 bar (1000 hPa) et 1,5 bar (1500 hPa) afin de garantir l’intégrité mécanique de la pile à combustible P. Un organe de mesure de pression 6 est monté dans la canalisation de sortie 22’ et relié à un organe de commande 7, ici un calculateur, qui est relié aux organes d’ouverture/fermeture 5A, 5B, 5C.
Tout d’abord, à titre d’exemple, la section globale de passage est égale à la deuxième section de passage déterminée 4B. Autrement dit, les organes d’ouverture/fermeture 5A, 5C sont fermés et seul l’organe d’ouverture/fermeture 5B est ouvert.
A titre d’exemple, si la pression P22 dans la canalisation de sortie 22’ atteint 1,5 bar (1500 hPa) (pression croissante), l’organe de commande 7 commande la fermeture des organes d’ouverture/fermeture 5A, 5B et commande l’ouverture du troisième organe d’ouverture/fermeture 5C afin que la section globale de passage soit égale à la troisième section de passage 5C. Autrement dit, le dispositif de régulation de pression 3 augmente sa section globale de passage afin d’abaisser la pression P22 dans la canalisation de sortie 22’.
Au contraire, si la pression P22 dans la canalisation de sortie 22’ atteint 1 bar (1000 hPa) (pression décroissante), l’organe de commande 7 commande la fermeture des organes d’ouverture/fermeture 5B, 5C et commande l’ouverture du premier organe d’ouverture/fermeture 5A afin que la section globale de passage soit égale à la première section de passage 5A. Autrement dit, le dispositif de régulation de pression 3 diminue sa section globale de passage afin d’abaisser la pression P22 dans la canalisation de sortie 22’.
Grâce à l’invention, la pile à combustible P présente des performances optimales indépendamment de la pression extérieure. Ainsi, même si la pression extérieure diminue fortement, la pression interne est régulée. Cela est particulièrement avantageux pour une application aéronautique au cours de laquelle la pression extérieure peut varier de manière importante en fonction de l’altitude de vol de l’aéronef.
Claims (10)
1. Pile à combustible (P), en particulier pour une application aéronautique, comprenant :
- un module central (1) comprenant une pluralité de cellules de génération d’électricité à partird’au moins un premier combustible (Cl ) et d’un deuxième combustible (C2),
- une première plaque terminale (2A), reliée à une première extrémité du module central (1) et une deuxième plaque terminale (2B), reliée à une deuxième extrémité du module central (1),
- au moins une des plaques terminales (2B) comprenant au moins une canalisation de sortie (22, 22’) reliée fluidiquement au module central (1) et adaptée pour évacuer au moins un produit de réaction,
- pile à combustible caractérisée par le fait qu’elle comprend un dispositif de régulation de pression (3) relié fluidiquement à la canalisation de sortie (22’), ledit dispositif de régulation de pression (3) comprenant
i. au moins une branche (3A, 3B, 3C) de section de passage déterminée (4A, 4B, 4C), la branche (3A, 3B, 3C) étant reliée fluidiquement à la canalisation de sortie (22’), ii. au moins un organe d’ouverture/fermeture (5A, 5B, 5C) de la branche (3A, 3B, 3C), iii. au moins un organe de mesure (6) de la pression (P22) dans la canalisation de sortie (22’) et iv. au moins un organe de commande (7) de l’organe d’ouverture/fermeture (5A, 5B, 5C) en fonction de la pression mesurée (P22).
2. Pile à combustible selon la revendication 1 dans laquelle le dispositif de régulation de pression (3) comporte une pluralité de branches (3A, 3B, 3C) reliées fluidiquement à la canalisation de sortie (22’), chaque branche (3A, 3B, 3C) ayant une section de passage déterminée (4A, 4B, 4C), chaque branche (3A, 3B, 3C) étant associée à au moins un organe d’ouverture/fermeture (5A, 5B, 5C) de la branche (3A, 3B, 3C), l’organe de commande (7) étant configuré pour commander les organes d’ouverture/fermeture (5A, 5B, 5C) en fonction de la pression mesurée (P22).
3. Pile à combustible selon l’une des revendications 1 à 2 dans laquelle, les sections de passage déterminées (4A, 4B, 4C) des branches (3A, 3B, 3C) sont différentes les unes des autres.
4. Pile à combustible selon l’une des revendications 1 à 3 dans laquelle, le dispositif de régulation (3) s’étendant d’amont en aval depuis la canalisation de sortie (22’), l’organe d’ouverture/fermeture (3A) est situé à proximité d’une extrémité aval dudit dispositif de régulation (3).
5. Pile à combustible selon l’une des revendications 1 à 4 dans laquelle, l’organe d’ouverture/fermeture (5A) est configuré pour évoluer entre uniquement deux états : un état ouvert et un état fermé.
6. Pile à combustible selon l’une des revendications 1 à 5 dans laquelle le dispositif de régulation de pression (3) est relié fluidiquement à une canalisation de sortie (22’) dans laquelle circulent des produits de réaction de dihydrogène.
7. Pile à combustible selon l’une des revendications 1 à 6 dans laquelle le dispositif de régulation de pression (3) est intégré à la plaque terminale (2B).
8. Pile à combustible selon la revendication 7 dans laquelle, la plaque terminale (2B) comprenant un corps parallélépipédique (20), le dispositif de régulation de pression (3) est intégré, au moins partiellement, dans le volume dudit corps parallélépipédique (20)
9. Procédé d’utilisation d’une pile à combustible (P) selon l’une des revendications 1 à 8, le procédé comprend :
- une étape de mesure de la pression (P22) dans la canalisation de sortie (22’) et
- si la pression mesurée (P22) est supérieure à un seuil haut déterminé, une étape d’ouverture d’au moins un organe d’ouverture/fermeture (5A, 5B, 5C) de manière à augmenter la section globale de passage du dispositif de régulation de pression (3).
10. Procédé d’utilisation d’une pile à combustible (P) selon l’une des revendications 1 à 8, le procédé comprend :
- une étape de mesure de la pression (P22) dans la canalisation de sortie (22’) et
- si la pression mesurée (P22) est inférieure à un seuil bas déterminé, une étape
5 de fermeture d’au moins un organe d’ouverture/fermeture (5A, 5B, 5C) de manière à diminuer la section globale de passage du dispositif de régulation de pression (3).
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