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Swagelok Lyon

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Pile à combustible à hydrogène.

Pile à combustible à hydrogène : bien choisir vos composants !

Dans le monde entier, des investissements importants sont réalisés pour la « mobilité » hydrogène et dans les infrastructures qui la rendent possible.

Les constructeurs automobiles cherchent à obtenir un rendement de plus en plus élevé et à réduire leurs émissions. La technologie des piles à combustible à hydrogène est donc devenue de plus en plus attrayante. Les véhicules à pile à combustible à hydrogène utilisent l'hydrogène gazeux et l'oxygène pour créer de l'électricité dans une pile à combustible qui alimente un moteur électrique, offrant un fonctionnement sans émission, une puissance importante et le couple nécessaire pour les applications lourdes. Il s'agit d'une technologie prometteuse et d'un marché qui évolue rapidement.

Du point de vue des composants, Swagelok a souhaité fournir les bonnes solutions pour que la technologie des piles à combustible à hydrogène atteigne son plein potentiel, à la fois pour les véhicules mais aussi dans le cadre de l'infrastructure naissante qui sera nécessaire pour une adoption de cette énergie à grande échelle.

3 recommandations lors de la sélection de vos composants afin d’assurer un fonctionnement fiable des véhicules et des infrastructures.

  1. Le choix des matériaux.

    Le contrôle de la corrosion est important dans toute application et l'hydrogène pose un défi spécifique et unique. L'hydrogène peut affecter l'acier inoxydable 316, un type d'alliage largement utilisé pour les raccords, les vannes et les tubes, y compris ceux couramment utilisés dans l'architecture des véhicules à hydrogène. Ce phénomène s'explique en partie par le fait que l'hydrogène est composé de très petites molécules, si petites que l'hydrogène peut se déplacer dans les parois du réseau cubique de la matière, en déballant ses liaisons moléculaires et en compromettant l'intégrité de la matière. Fragilisées par l’hydrogène, certaines qualités d'acier inoxydable se comportent davantage comme de la fonte : très cassante et susceptible de se fissurer !

    C'est pourquoi les concepteurs d'infrastructures hydrogène doivent porter une attention particulière à la composition de l'acier inoxydable. Une concentration plus élevée de chrome et de nickel peut permettre de mieux se défendre contre la fragilisation par l'hydrogène en favorisant une plus grande ductilité et une meilleure résistance à la corrosion. L'American Society for Testing and Materials (ASTM) exige un minimum de 10 % de nickel dans les formulations de l'acier inoxydable 316.

    L'acier inoxydable 316 de meilleure qualité, c'est-à-dire contenant 12 % minimum de nickel, est mieux adapté aux défis uniques de l'hydrogène. Swagelok utilise ce type d'acier inoxydable.

     

  2. La performance sous pression.

    La résistance aux fuites est essentielle dans tout système de fluides. Et dans les applications de véhicules et d'infrastructures à hydrogène, il faut tenir compte de certaines considérations particulières.

    Tout d'abord, le stockage de l'hydrogène est hautement pressurisé. Plus la pression est élevée, plus l'autonomie du véhicule est grande. Les véhicules à hydrogène actuels stockent le gaz à 350 ou 700 bars selon les besoins de l'application. De nombreuses flottes de véhicules dites de « courte distance » utilisent 350 bars sachant que chaque véhicule peut retourner à un centre de ravitaillement chaque nuit. Pour les applications « plus longue portée » comme pour le transport routier, 700 bars permettent de parcourir une plus longue distance. A savoir, les fabricants visent une autonomie de 1000 kms.
    Des pressions plus élevées exigent donc des composants plus performants, et les options traditionnelles ne sont tout simplement pas applicables.

  3. La résistance aux vibrations.
    Les raccords et les connexions des applications à hydrogène doivent pouvoir résister de manière fiable aux vibrations répétées et constantes associées à un véhicule en mouvement. Les raccords coniques et filetés, par exemple, sont installés manuellement. Et la qualité de la préparation des tubes peut varier selon l'installateur. Or, l'hydrogène est impitoyable face aux imperfections !
    Ce gaz à petites molécules peut s'échapper à travers les espaces les plus minuscules, et même les plus petites fuites peuvent devenir un problème majeur. 
    Seule une technologie avancée de montage en continu, comme les raccords de la série FK de Swagelok, peut fournir les bonnes performances.

Le centre de recherche et développement de Swagelok s'investit pleinement pour accompagner le développement de l’hydrogène. Tout au long de notre histoire, nos équipes ont travaillé avec des systèmes gazeux. Notre expertise en matière de performance des composants et d'excellence en science des matériaux peut aider les fabricants de la filière hydrogène.
A noter, les composants Swagelok sont certifiés EC79 pour les véhicules.