SHA-6 – Banc d'essai de piles à combustible PEMFC
Le SHA-6 est un banc d'essai de pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) refroidie à eau, conçu pour observer, piloter et analyser une pile au plus près de ses boucles et de ses phénomènes. Il associe une pile Ballard FCGen LCS à ses auxiliaires, son instrumentation et son contrôle commande. Il s'adresse à l'enseignement supérieur comme à la recherche.
Système
- Pile Ballard FCGen LCS de 30 cellules, plage de puissance 0 – 6,5 kW
- Trois boucles instrumentées : anode (H₂), cathode (air et humidification) et refroidissement
- Charge électronique régénérative : tension jusqu'à 30 V, courant jusqu'à 340 A
- Unité de contrôle et PC avec interface opérateur
Exploitation
- Trois modes : automatique, semi-manuel et manuel/administrateur
- Consignes modifiables en fonctionnement dans les limites autorisées
- Enregistrement des données d'essai en fichiers CSV
- Communication sur bus CAN, avec fichier DBC décrivant messages et signaux
Un outil concret pour apprendre et investiguer
- Voir les boucles en interaction : alimentation en hydrogène, apport d'air, gestion thermique, capteurs et production électrique
- Faire varier les principales consignes sur de larges plages de valeurs
- Analyser et documenter les essais à partir des mesures enregistrées
- Explorer la commande : paramètres de régulation PID et communication CAN avec délégation de contrôle commande.
Pour qui ?
- Travaux pratiques et enseignement sur les piles à combustible
- Projets de recherche et caractérisation de systèmes PEMFC
Description du système
Caractéristiques techniques
| Pile et électrique | |
|---|---|
| Pile | Ballard FCGen LCS, PEMFC refroidie à eau |
| Nombre de cellules | 30 |
| Plage de puissance | 0 – 6,5 kW |
| Tension de charge max. | 0 – 30 V |
| Courant de charge max. | 0 – 340 A |
| Alimentation électrique | Prise triphasée 3P+N+T type 32 A 400 V / 16 A bidirectionnel |
| Refroidissement | |
|---|---|
| Température pilotée | 50 – 70 °C à 20 °C d'ambiant |
| Liquide | Dober FC Coolant ULC |
| Gaz et fluides | |
|---|---|
| Débit H₂ | 0 – 130 mg/s |
| Pression anode | 1,2 – 2,2 bar abs. |
| Purge et recirculation | Purge pulsée ; recirculation par pompe H₂ |
| Compresseur d'air | Scroll, 7 g/s à 1 bar gauge |
| Pression cathode | 1,2 – 2,0 bar abs. |
| Stœchiométrie | Réglable, 1,6 – 6 |
| Humidification | By-pass humidificateur ; 52 % WTE à 400 sLPM |
| Réseaux H₂ et N₂ | 6 – 9 barg pour chaque réseau |
Sécurité et prérequis d'installation
Le SHA-6 utilise de l'hydrogène sous pression et peut réinjecter de l'énergie électrique. Le banc n'est pas ATEX : il doit être installé dans un environnement adapté au dézonage, défini avec un bureau d'étude spécialisé et conforme aux exigences locales.
À prévoir sur le site
- Réseaux d'hydrogène et d'azote de 6 à 9 barg
- Prise triphasée 3P+N+T type 32 A, circuit étudié pour le fonctionnement bidirectionnel et la réinjection d'énergie
- Pièce ventilée et suffisamment grande pour gérer la chaleur rejetée
- Température ambiante recommandée de 0 à 35 °C ; utilisation et stockage interdits sous 0 °C
- Collecte des condensats et respect des exigences de raccordement des évacuations décrites dans le manuel
Mesures de sécurité et d'exploitation
- Centrale de détection de gaz assurant les coupures nécessaires, conformément à l'étude de sécurité du site
- Hotte de ventilation dédiée, calculée pour assurer le dézonage, avec raccordement des échappements anode et cathode à l'extraction
- Deux boutons d'arrêt d'urgence physiques intégrés au banc
- Surveillance du fonctionnement permanente par une personne formée nécessaire
PID du système
Le schéma de principe (PID) du banc présente l'ensemble des circuits et de l'instrumentation.
Un besoin spécifique ?
Vous étudiez une plateforme pour vos enseignements, vos travaux de recherche ou la caractérisation de systèmes PEMFC ? Échangeons sur votre application et vos contraintes d'installation.