Améliorer l'efficacité des piles à combustible
Les piles à oxyde solide (SOFC, de l'anglais solid oxide fuel cell) ont le potentiel d'une efficacité électrique élevée, 55-60 %, et d'une efficacité totale allant jusqu'à 90 % pour les unités CHP associées à de faibles émissions. Les SOFC ont l'avantage d'offrir des applications commerciales de dizaines de kW à de nombreuses unités stationnaires de MW et une flexibilité en combustible élevée allant de l'hydrogène à une vaste variété d'hydrocarbures, tant biocombustibles que combustibles fossiles. Le longue durée de vie des systèmes SOFC en fonction permanente est un défi pour la durabilité de tous les composants. Au moins 40 000 heures sont nécessaires en cas de systèmes à petite échelle et plus pour des systèmes à grande échelle. Parallèlement, le coût de l'investissement du capital doit baisser à 2 000 euros/kW pour une utilisation industrielle afin de percer sur les marchés commerciaux. Le projet ASSENT («Anode sub-system development & optimisation for SOFC systems»), financé par l'UE, s'est concentré sur le développement de la gestion des combustibles et de l'eau pour des systèmes SOFC. La gestion des combustibles, et notamment de la recirculation, est une question clé en termes d'accomplissement de l'efficacité électrique élevée et de rejet d'approvisionnement en eau externe. La recirculation accroît le taux d'utilisation des combustibles et peut fournir l'eau nécessaire dans la reformation des combustibles. Les scientifiques d'ASSENT ont évalué différentes approches de traitement pour la gestion des combustibles et de l'eau, soit une approche fondée sur la soufflante, une approche fondée sur l'éjecteur, et la circulation de l'eau en condensant à partir de l'anode de gaz/gaz d'échappement et en évaporant de nouveau dans la boucle du carburant. Dans ce projet quatre sous-systèmes différents optimisés ont été mis au point et validés avec succès: deux à grande échelle et deux à petite échelle. Cette solution de sous-systèmes pourrait être mise en œuvre en un système pré-commercial après le projet. Le projet ASSENT a accru la compréhension du système, a mis au point des outils de diagnostic pour contrôler les systèmes entiers de FC et mis au point des solutions de sous-système commercialement viables. Cela permettra de développer des sous-systèmes viables pour la production de masse, et pourront être mis en œuvre en un système réel pour atteindre la performance, la durée de vie et les cibles de coûts pour des applications stationnaires dans les projets de démonstration pré-commerciaux à venir.
Mots‑clés
Pile à combustible électrochimique, gestion de l'eau, efficacité, sous-système anode, recirculation, soufflante, éjecteur, mode de défaillance
