Le rôle essentiel des pompes à membrane pour piles à combustible à hydrogène
Dans le cadre de la recherche de solutions énergétiques durables, les pompes à membrane pour piles à combustible constituent un élément clé de la gestion de l’hydrogène dans les systèmes de piles à combustible. Elles permettent un contrôle précis, de manière sûre et efficace.
Dans un contexte marqué par une orientation croissante vers la décarbonation, les piles à hydrogène se positionnent comme une technologie de base prometteuse pour une production d’énergie plus durable. Dans ces systèmes, les pompes à membrane pour piles à combustible assument plusieurs rôles clés, allant de la recirculation de l’hydrogène à la gestion des condensats. Ces fonctions ont un impact direct sur les performances et la durabilité du système.
Alimenter l’avenir : Comment les piles à hydrogène transforment les villes
L’intégration des systèmes à hydrogène dans les réseaux électriques et de transport, ainsi que dans les quartiers de villes sud-coréennes telles que Pyeongtaek et Namyangju, démontre le potentiel de la technologie des piles à combustible. Dans ces villes, les nouveaux grands immeubles résidentiels et de bureaux, par exemple, doivent être autosuffisants grâce à des solutions énergétiques durables. Outre les sources d’énergie renouvelables telles que l’énergie éolienne et solaire, les piles à combustible font partie intégrante de ces initiatives. Ces systèmes génèrent généralement jusqu’à 10 kW d’énergie par module et peuvent être connectés en série pour atteindre des puissances plus élevées. Ils se révèlent particulièrement utiles pour pallier les insuffisances en matière d’énergie lorsque les autres sources d’énergie ne permettent pas de couvrir les besoins ou en cas de coupure de courant.
Ces systèmes sont constitués de plusieurs pompes à membrane pour piles à combustible. Ces dernières doivent répondre à une variété de défis uniques et aux normes de sécurité les plus strictes. L’utilisation de l’hydrogène représente un défi en raison de sa capacité à former un mélange hautement explosif avec l’air et de la faible énergie nécessaire à sa combustion. En raison de ces caractéristiques, il est essentiel que les systèmes soient parfaitement étanches pour éviter toute défaillance du système ou tout risque. La petite taille moléculaire de l’hydrogène le rend particulièrement susceptible de s’échapper par les moindres voies de fuite. Pour garantir une étanchéité fiable et un fonctionnement sûr, il est nécessaire d’utiliser des matériaux de haute qualité et une ingénierie précise.
Les différents différentes fonctions des pompes à membrane pour piles à combustible
Si l’hydrogène pur n’est pas directement disponible pour être utilisé dans les piles à combustible, il doit d’abord être extrait d’un vecteur d’hydrogène, tel que le gaz naturel ou la biomasse. Les pompes, comme la pompe à gaz à membrane N 938 de KNF et la pompe à liquide correspondante comme la FM 50 ou la FP 25 de KNF, jouent un rôle crucial dans ce processus de production
Pour l’extraction de l'H2, le processus commence par le reformage du méthane à la vapeur. Dans cette étape, une pompe à gaz alimente un reformeur en gaz naturel ① tandis qu’une pompe à liquide alimente de l’eau déionisée ②. Dans le reformeur, l’eau est d’abord chauffée pour produire de la vapeur. Cette vapeur réagit ensuite avec le gaz naturel dans une réaction catalytique à haute température pour produire un mélange gazeux contenant de l’hydrogène (H2) et du monoxyde de carbone (CO). Le CO étant hautement toxique, inflammable et susceptible d’endommager les piles à combustible, il entre dans une unité d’oxydation préférentielle (PROX) en aval où il est converti en dioxyde de carbone (CO2). Après cette conversion, l’hydrogène peut être purifié pour répondre aux exigences de qualité rigoureuses des applications de piles à combustible.
Une fois purifié, l’hydrogène est acheminé vers la pile à combustible, où il subit une réaction électrochimique avec l’oxygène pour produire de l’électricité, de l’eau et de la chaleur. À l’anode, la division des molécules d’hydrogène en protons et en électrons génère un courant électrique. Ce courant peut être utilisé pour alimenter diverses applications. À la cathode, les protons, les électrons et l’oxygène se combinent pour former de l’eau. Cette eau doit être gérée efficacement pour éviter qu’elle ne s’accumule et n’endommage les composants de la pile à combustible. Dans de nombreux systèmes, l’eau produite est simplement évacuée par gravité, parfois à l’aide de pompes centrifuge. Cependant, lorsque le processus requiert une élimination active, les pompes à membrane KNF, comme les modèles FF 12 ou FP 7 ③, s’imposent comme une solution d’excellence. Elles se distinguent par leur fiabilité hors pair et leur durabilité remarquable.
Une autre application des pompes à membrane pour piles à combustible, telles que la 938 mentionnée ci-dessus, est la recirculation de l’hydrogène dans le système de piles à combustible. L’hydrogène qui n’a pas réagi est réutilisé, ce qui garantit une efficacité maximale et minimise les déchets ④. Avec un débit maximal de 60 l/min lorsqu’il est utilisé dans une configuration à deux têtes, il est idéal pour une manipulation efficace de l’hydrogène. Par ailleurs, en cas de personnalisation de la N 938 en tant que pompe de recirculation d’hydrogène, par exemple avec l’ajout d’une tête de pompe en aluminium anodisé, le produit est capable de traiter de manière fiable les gaz humides. Cette capacité est cruciale pour optimiser les conditions de réaction dans la pile à combustible. Si nécessaire, il peut également fonctionner avec une pression d’entrée positive générée par la pile à combustible, ce qui offre une plus grande souplesse pour l’intégration du système et permet d’améliorer les performances et l’efficacité.
Les pompes à membrane personnalisables soutiennent la transition vers une énergie plus durable
Les pompes à membrane KNF peuvent être largement personnalisées pour répondre aux exigences spécifiques des systèmes de piles à combustible. Leur conception robuste les rend idéales pour les applications où la fiabilité est essentielle. Avec une longue durée de vie et un entretien minimal, voire nul, ces pompes à membrane pour piles à combustible offrent la fiabilité nécessaire pour les applications critiques dans les transports, la production d’énergie stationnaire et les systèmes industriels. Alors que les villes continuent d’évoluer et que la Corée du Sud sert d’exemple à l’intégration réussie de sources d’énergie durables dans les environnements urbains, les pompes à membrane KNF pour gaz et liquides joueront un rôle de plus en plus important dans la transition vers des solutions énergétiques plus propres.
