1.4.4. Les plaques bipolaires :
Ces plaques sont accolées aux supports d'anode et de
cathode. Elles ont plusieurs rôles:
1)-Canaliser les gaz venant de l'extérieur, 2)-Collecter
les électrons (le courant),
3) Gérer les flux d'eau.
Généralement en graphite, ces plaques doivent
être conductrices du courant, mais aussi permettre une diffusion
homogène des gaz jusqu'aux électrodes ainsi qu'intervenir dans la
gestion de l'eau à évacuer ou à apporter pour humidifier
(pour les piles de type PEMFC). Elles doivent être résistantes aux
agressions du milieu (acide ou basique) et aussi être imperméables
aux gaz réagissant... [1,2, 9].
Figure (1.5) : Plaque bipolaire [1, 2]
La structure de ces ensembles est intéressante: des
canaux y sont gravés pour permettre le passage des réactifs.
Réalisées par usinage, elles sont très chères.
D'autres matériaux (inox, résines thermodurcissables) ou
méthodes de fabrication (emboutissage, thermocompression) permettant une
fabrication automatique sont à l'étude (les plaques bipolaires
à base de composites organiques, et les plaques bipolaires à base
de métaux et alliages).
A ces composants essentiels qui forment le coeur de la pile
s'ajoutera ensuite les auxiliaires nécessaires au bon fonctionnement. Il
s'agit des réservoirs pour le carburant et l'eau, du compresseur pour
l'air, de l'humidificateur, des pompes pour le carburant et l'eau, des
échangeurs de chaleur pour refroidir la pile, de l'onduleur pour
transformer le courant continu en sortie de pile. [1, 2]
1.4.5. Le reformeur :
L'hydrogène n'existant pas à l'état
naturel, il est nécessaire de le produire. C'est en effet le combustible
idéal pour toutes les piles, hormis les piles "haute température"
(MCFC, SOFC) qui peuvent aussi utiliser le CO et les DMFC qui fonctionnent au
méthanol.
Au niveau de la pile à combustible, on distingue les cas
suivants:
· la pile est alimentée directement par
hydrogène (produit en dehors du système par
vaporeformage (en général du gaz naturel), par oxydation
partielle, par électrolyse..., et stocké par exemple dans un
réservoir),
· l'hydrogène est produit au niveau du
"système pile" par reformage. On distingue alors:
· le reformage interne pour les MCFC et
SOFC qui aura lieu dans la pile elle-même,
· le reformage externe pour les PEMFC,
PAFC où il se produit dans un système séparé: le
système de reformage
Dans ce dernier cas, le principal auxiliaire est le
reformeur, qui permet à partir d'un composé
hydrocarboné (méthanol, éthanol, méthane, essence
....) d'air et/ou d'eau de produire un gaz riche en hydrogène. D'autres
organes sont nécessaires: dans le cas du reformage externe, le
combustible initial doit être purifié (présence de soufre)
et la teneur en CO du gaz arrivant à la pile doit être
extrêmement faible (surtout dans le cas des PEMFC qui
sont très sensibles au CO). Il faut aussi gérer les flux de
chaleur dans le système.
L'architecture diffère pour les piles "haute
température" (MCFC, SOFC): des combustibles comme le charbon peuvent
être utilisés: il faut donc le gazéifier, en revanche le
système de purification des gaz n'est plus nécessaire.
Le reformeur est le réacteur principal du
système de reformage: il est alimenté en carburant sous forme
gazeuse et ainsi que de l'eau ou de l'air. Cette réaction est
catalysée, ce qui donne lieu à d'importantes recherches sur le
meilleur catalyseur à utiliser selon le type de carburant et la
technique de reformage. Il existe en effet trois techniques de
reformage selon le mélange à l'entrée:
· le vaporeformage: le carburant
réagit avec l'eau,
· l'oxydation partielle: le carburant
réagit avec l'air,
· le reformage autotherme: le carburant
réagit avec l'eau et l'air. [9]
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