Yakıt hücresi

Bir yakıt hücresi , bir bir hücrenin , bir nesil olan elektrik voltajı sayesinde gerçekleşir oksidasyon , bir ilgili elektrotunun a azaltılması , yakıt , (örneğin dihidrojen ile birleştiğinde) indirgenmesi , bir diğer elektrot üzerinde oksidan. , Örneğin, oksijen bölgesindeki hava .

Tarihi

Yakıt hücresi etkisi Alman tarafından keşfedildi Hıristiyan Schönbein içinde 1839 . İlk yakıt hücresi laboratuvar modeli , sonraki üç yıl içinde William R. Grove tarafından üretildi . 1889'da Ludwig Mond ve Carl Langer yakıt hücresine adını ve şimdiki halini verdiler. Francis T. Bacon , 1932'de yakıt hücresi çalışmalarına yeniden başladı ve 1953'te 1 kW'lık ilk prototipi  , ardından 1959'da 5  kW'lık bir prototip üretti . Bu prototip, Apollo uzay görevlerinde kullanılacak gelecekteki yakıt hücreleri için bir model görevi görecek .

Yakıt hücresinin ilk modeli gerçekleştirilmesi ve birinci kullanımlar arasında geçen çok uzun zaman boşluğu (diğer bir yüzyıldan daha) yakıt hücresi diğer türleri tarafından yaşanan çok güçlü geliştirilmesi yolu ile açıklanmaktadır jeneratörler., Elektrik enerjisi ve aslında bu yakıt hücresinde kullanılan malzemelerin maliyeti halen yüksek.

Genel

Bir yakıt hücresi, a, jeneratör üretimi olan elektrik üzerinden yapılır oksidasyon , bir ilgili elektrotunun a azaltılması , yakıt , (örneğin dihidrojen gibi bir oksidan, diğer elektrot üzerinde azalma ile birlikte) oksijen havada. Hidrojen oksidasyon reaksiyonu bir hızlandırılır katalizör genel olarak platin . Diğer kombinasyonlar mümkünse, en yaygın olarak çalışılan ve kullanılan pil, hidrojen yakıt hücresi - dioksijen veya hidrojen-havadır (bu, özellikle Dünya'daki hidrojen kaynaklarının bolluğu ve hidrojen üretiminin kolaylığı ile açıklanmaktadır).

Teknik gelişmeler

1977'den beri, (uydularda kullanılan) bazı piller , iki elektrotu ayıran ince bir zar şeklini alan, iletken hale getirilmiş polimer zarlar (katı asit veya alkalin elektrolit) içerir. Bu polimerler platin içerir . Nadir bulunan, kirletici ve pahalı bir metal olduğu için alternatifler arıyoruz; örneğin Çin'de bir polimerin ( polisülfon veya kuaterner amonyumlu polisülfon  ) gümüşten bir katot (oksijen tarafı) ve krom ile kaplanmış nikelden bir anot (hidrojen tarafı) ile test edilmesi .

2010 yılında, Amerikalı araştırmacılar ve Alman araştırmacılar, Nature Chemistry yakıt hücrelerindeki platin miktarını yarıya indirebilecek daha ucuz ve ek bir katalizörün entegre edilmesini önerdiler  ; bunlar, platin ve bakır atomları ile inşa edilmiş nanokürelerdir , bakır parçacıkları daha sonra kısmen çıkarılır ve birkaç atom kalınlığında bir tür platin nanokabuk bırakır. Bu nanoküreleri üretme yöntemi, hücreyi daha üretken hale getirerek su oluşumunu destekleyen oksijen bağlama kapasitelerini azaltacak şekildedir. Bu ekibe göre bu, yakıt hücrelerinin fiyatını %80 oranında azaltabilir. Bu işlem, örneğin, rüzgar türbinleri veya türbinler tarafından üretilen elektrik enerjisinin kimyasal depolanması olarak sudan hidrojen ve oksijen üretimine izin verebilen diğer katalizör türlerini üretmek için diğer metallere uygulanabilir. elektrik şekli.

2012'de İsrailli CellEra şirketi, alkali bir ortamda hidroksit (H2O - ) iyonlarını ileten katı bir polimer elektrolit kullanarak platin kullanmayan bir membran yakıt hücresi tasarladığını söyledi . Bu şirket, bu tekniğe ilişkin on patent başvurusunda bulunmuştur.

hidrojen yakıt hücresi

Bir hidrojen - dioksijen hücresinin çalışması, yalnızca su ürettiği ve yalnızca gaz tükettiği için özellikle temizdir . Ancak 2010 yılına kadar, özellikle önemli miktarda platin gerekliliği ve membran iyonlarının değişim maliyeti nedeniyle bu pillerin üretimi çok pahalıydı .

Onu bir enerji taşıyıcısı olarak kullanmanın zorluğunun bir kısmı, hidrojenin sentezi, depolanması ve tedarikidir. Hidrojen Dünya'da bol miktarda bulunurken, hemen hemen her zaman oksijenle (H 2 O, yani su), kükürt ( hidrojen sülfür , H 2 S), karbon ( doğal gaz veya petrol )  vb.

Genel getiriler

Hidrojen yakıt pilinin ürettiği elektrik miktarının, elektrolizde hidrojen sentezlemek için harcanan elektrik miktarına oranı olan toplam verim oldukça düşüktür.

Bir jeneratör seti , %25'lik bir verime izin verir ve bir hidrojen yakıt hücresi, elektriksel verimliliğin %50 ila %60'ına veya geri kazanım ısısına ihtiyaç varsa ancak dihidrojen sentezi ve sıkıştırma veya sıvılaştırmanın kümülatif enerji verimleri varsa daha fazlasına ulaşabilir. hala oldukça düşük. Burada hidrojen birincil enerji kaynağı değildir; bir enerji vektörüdür .

Bir otomobilin getirisi %35 olacaktır. Çevre ve Enerji Yönetim Kurumu'na göre elektrik-hidrojen-elektrik zincirinin toplam verimliliği %25 civarındadır.

Çalışma prensibi

Yakıt pilinin prensibi elektrolizin tersidir . Oksidasyon ve gazların buluşmasıyla oluşan kimyasal reaksiyon elektrik, su ve ısı üretir. Yakıt hücresinin çalışması, en çok kullanılanı hidrojen olan bir yakıt kaynağı gerektirir. Bir yakıt pili , yüke ( akım yoğunluğu ) bağlı olarak yaklaşık 0,7 ila 0,8 V'luk bir elektrik voltajı  üretir ve ısı üretir. Çalışma sıcaklıkları modele bağlı olarak 60  ila  1050  °C arasında değişmektedir. Su genellikle fazla oksijen ile buhar şeklinde boşaltılır.

En iyi bilinen birkaç yakıt hücresi türü vardır:

Proton değişim zar hücresi

Bir proton değişim membranlı yakıt hücresi şunları içerir:

  • iki bipolar plaka:
    1. biri hidrojeni dağıtmak için,
    2. oksijen dağıtmak ve suyu tahliye etmek için bir diğeri;
  • iki elektrot  : elektrik akımını (elektronlar) dolaştırmak için bir anot ve bir katot;
  • elektrolit görevi gören bir proton değişim zarı  : elektronların geçişini engeller ve H + iyonlarının geçmesine izin verir  ;
  • gazlar arasındaki reaksiyonları hızlandıran katalizörler (platin).

Hidrojen iki atomlu formda (dihidrojen H 2) şekildeki soldaki bipolar plakadan girer.

Anotta geldiğinde, 2 H 2 denklemine göre iyonlara (H + ) ve elektronlara (e - ) ayrışır.= 4 H + + 4 e - . İyonlar daha sonra zarı geçer, ancak bloke olan elektronlar, bir elektrik akımı üretecek olan harici bir devre almaya zorlanır.

Katotta hidrojen iyonları, elektronlar ve oksijen (saf veya havadan) bir araya gelerek reaksiyona göre su oluşturur: 4 H + + 4 e - + O 2= 2H 2 O. Su ve oksijen sağ bipolar plakadan geçer. Bu reaksiyon ayrıca geri kazanılabilen ısı üretir.

Katı oksit hücresi

İlke benzer. Tek fark, proton değişim zarının yerini "katı oksit zar" adı verilen başka bir zarla almasıdır. Yakıt hücresindeki moleküller bu durumda aynı şekilde reaksiyona girmeyecektir:

  • başlangıçta, hidrojen şekildeki soldaki çift kutuplu plakadan girer ve anoda ulaşır;
  • orada hidrojen ayrışır: 2 H 2= 4 H + + 4 e - (o zamana kadar değişiklik yok);
  • elektronlar (e - ) harici bir devreyi takip eder, ancak H + iyonları (protonlar) zarı geçmek yerine elektrot üzerinde kalır;
  • Dipolleri geçtikten sonra elektronlar dioksijen yüklü katoda katılır. Her oksijen molekülü, aşağıdakilere göre iki kat negatif oksijen atomu verecek şekilde dört elektronu sabitleyecektir: O 2 + 4. - → 2 O 2−  ;
  • O 2− iyonları zarı geçer ve H + protonları ile birleşerek suyu oluşturur: 4 H + + 2 O 2− = 2 H 2+ O 2= 2H 2 O.

Fakat bu tip hücre proton değişim membranlı hücreden daha verimli değildir, sadece çok yüksek sıcaklıkta ( 600  ila  800  °C civarında ) çalışır ve üretimi düşük güçlü hücreler için daha pahalıdır. Bu nedenle, yüksek güç gerektiren özel uygulamalar için ayrılmıştır.

metanol yakıt hücresi

İki tip metanol yakıt hücresi vardır:

  • RMFC ( Reformed Metanol Fuel Cell ) pilleri: Bu pillerde metanol, yakıt hücresini besleyecek hidrojeni üretmek için reforme edilir;
  • DMFC ( Doğrudan Metanol Yakıt Hücresi ) piller: Bu pillerde metanol, pilin çekirdeğinde doğrudan oksitlenir ve yeniden yapılandırılması gerekmez.

Hidrojen kullanan pillerin aksine, bunlar ancak bu metanolün kaynağının kendisi yenilenebilir kaynaklıysa "temiz" olabilir, çünkü CO2 yayarlar .ve hatta CO .

Farklı yakıt hücresi teknikleri

Farklı yakıt hücresi tekniklerinin özet tablosu
Tür Elektrolit uygulanan iyonlar Anotta gaz / sıvı katot gazı Güç Sıcaklık
Çalışması
Elektriksel verimlilik		 Olgunluk Alan
AFC - Alkali Potasyum hidroksit HO - hidrojen oksijen 10 ila 100  kW 60  ila  90  ° C Yalnızca pil: %60-70
Sistem: %62 		Ticarileştirilmiş / Geliştirme Taşınabilir, taşıma
DBFC - Doğrudan bor hidrit proton zarı

anyonik zar

H +

HO -

 Sıvı NaBH 4 oksijen 250 mW / cm 2 20  ila  80  ° C %50 tek hücre geliştirme taşınabilir <20  W
PEMFC - proton değişim zarı Nafion-PBI polimer membranlar H + hidrojen oksijen 0,1 ila 500  kW 60  ila  220  ° C Pil: %50-70
Sistem: %30-50 		Ticarileştirilmiş / Geliştirme taşınabilir, ulaşım, sabit
DMFC - doğrudan metanol polimer membran H + metanol oksijen mW ila 100  kW 90  ila  120  ° C Pil: %20–30 Ticarileştirilmiş / Geliştirme ulaşım, sabit
DEFC - doğrudan etanol 90  ila  120  ° C geliştirme
FAFC - formik asit 90  ila  120  ° C geliştirme
PAFC - fosforik asit Fosforik asit H + hidrojen oksijen 10  MW'a kadar yaklaşık 200  °C Pil: %55
Sistem: %40 		geliştirme ulaşım, sabit
MCFC - erimiş karbonat alkali metal karbonat CO 32– hidrojen , Metan , Sentez gazı oksijen 100  MW'a kadar yaklaşık 650  °C Pil: %55
Sistem: %47 		Geliştirme / Pazarlama sabit
PCFC - proton seramik 700  °C geliştirme
SOFC - katı oksit Seramik O 2– hidrojen , Metan , Sentez gazı oksijen 100  MW'a kadar 800  ila  1050  ° C Pil: %60–65
Sistem: %55–60 		geliştirme sabit

Uygulamalar

Başlıca uygulama alanları şunlardır:

Ulaşım

Hidrojenle çalışan yakıt hücreleri, birkaç prototip elektrikli arabaya ve elektrikli otobüse güç sağlamak için kullanılır . Almanya'da elektriksiz demiryolu hatlarına yönelik trenlerin 2018 yılına kadar hizmete girmesi de bekleniyor. Aşağı Saksonya Ülkesi açıklandıkasım 2017Alstom'dan, 2020'nin sonunda devreye alınması beklenen on dört yakıt hücreli tren siparişi. Diğer üç Alman Länder, toplam altmış tren seti için niyet mektubu imzaladı.: Elektrik üretimi Amerika Birleşik Devletleri'nde, Amerika Birleşik Devletleri Enerji Bakanlığı , DOE , elektrik yedekleme, saha veya bina gücü veya elektrikli forkliftler için güç üretim sistemlerinin dağıtımını desteklemektedir.

kojenerasyon

  • Küçük güç kojenerasyon sistemleri (mini kojenerasyon) özellikle Avrupa'da geliştirilmekte ve tanıtım aşamasındadır.
  • Evsel kojenerasyon veya mikro kojenerasyon: ENE-FARM adı verilen 750 W yakıt hücresi içeren ev tipi ısıtıcılar  , 2009'dan beri Japonya'da pazarlanmaktadır.
  • Birkaç Avrupalı ​​yakıt hücresi mikro-CHP üreticisi, on iki Avrupa ülkesinde ticari öncesi prototipleri sahada test ediyor. İçindeMayıs 2016, Avrupa Komisyonu projesi ene.field ve Pace , bu projeyle ilişkili birkaç marka ile bireyler için ev tipi yakıt hücreleri geliştirmeyi amaçlıyor. 2017'de Pace , bir pazar açmak için dört üreticinin dahil olduğu beş yıl içinde Avrupa'da 2.650 mikro-kojeneratör kurmayı planlıyor (hedef: yoğuşmalı kazanların yerini almak üzere 2050'de yılda 800.000 yakıt hücresi kurulacak.

Görünüm

Yakıt hücrelerinin telefonlar veya dizüstü bilgisayarlar gibi çeşitli taşınabilir cihazlara güç sağladığı düşünülmektedir. Her aşamada ( hidrojen sentezi , gazın kurutulması, depolama , buharlaşma , hücrenin elektrokimyasal reaksiyonlarının verimi , sıvıların dolaşımı, termal düzenleme vb.) bakım, platin geri kazanımı vb.) hala hayal kırıklığı yaratan bir genel performansa katkıda bulunur . Bununla birlikte, 2009'da Japon araştırmacılar 3 kW'lık bir pille birkaç yüz saat boyunca %56'lık bir verimlilik elde  ettiler (2017'de müstakil evlerde yaklaşık 200.000 ünite kuruldu). Bir parçası olarak HiPer-FC ( Yüksek Performanslı Yakıt Hücresi 2008 yılında Nedo başlattığı) projesi, bir “Yakıt Hücreleri için Nano üzerinde Araştırma Merkezi” beri çalışmaktadır25 Ağustos 2009. Araştırmacılar (2009'da) Japon ama aynı zamanda Kuzey Amerikalı, Alman, Fransız, Koreli ve Çinli.

Araştırma veya geliştirme programları

2017 yılında, Davos'taki Dünya Ekonomik Forumu'nda , hidrojen ve yakıt hücresi ekonomisini geliştirmek için enerji sektörü girişimi, ulaşım ve endüstride küresel lider kuruluşlardan biri olan Hidrojen Konseyi  (in) kuruldu .

Coğrafi bölgelere göre

Amerika Birleşik Devletleri

ABD edilir bazen önemli çözümlerden biri olarak sunulan birçok devlet destekli projelerde, gelişmekte küresel ısınma .

Kanada

In Kanada , Yakıt Hücresi Yenilik Kanada'nın Enstitüsü Ulusal Araştırma Konseyi (NRC-IIPC) kurulduEylül 20066.500 m 2'nin üzerinde  , British Columbia'da (UBC), Vancouver bölgesinin teknoloji kümesinde, bu alanda pilot uygulama. Kanada'da hidrojen ve yakıt hücresi endüstrisini geliştirmeyi amaçlamaktadır. Bu, Vancouver Yakıt Hücresi Araç Programının yanı sıra özel laboratuvarlar tarafından desteklenen Britanya Kolumbiyası Hidrojen Otoyolu Projesi'ne de ev sahipliği yapan bir araştırma platformunun yanı sıra bir gösteridir, hidrojen temini ve entegre yakıt hücresi teknikleri. Site, hidrojen üretmek için jeotermal pompalara ve fotovoltaik araçlara sahiptir.

Avrupa

2008'de Avrupa, hidrojen araçlarının (yakıt olarak) geliştirilmesi için bir çerçeve (Avrupa yönetmeliği) kabul etti, ancak aynı zamanda hidrojen hücreleri üzerine araştırma projelerini de destekliyor.

Fransa

In France , ADEME , EDF ve CEA bir "Yakıt Hücresi" ağ (Paco) yüklü olan25 Haziran 1999Air Liquide Ar-Ge Direktörü Catherine Ronge ve EDF Araştırma Direktör Yardımcısı Roger Ballay tarafından yönetilmektedir, ADEME ve Atom Enerjisi Komisyonu ( CEA ) tarafından ortaklaşa yürütülmektedir . Bu ağın misyonları, teknolojik engelleri belirleyerek yakıt hücresi üzerine araştırmaları hızlandırmak, bilimsel topluluğu, araştırma ilerlemelerini teşvik etmesi ve yayması muhtemel bir uzmanlık merkezi etrafında yönlendirmek, ortaklıklar geliştirmekti. Bu tekniklerin geliştirilmesi hakkında.

2005 yılında, Fransız PACo ağının yerini ANR'nin ( Ulusal Araştırma Ajansı ) PAN-H programı (Hidrojen ve yakıt hücreleri üzerine eylem planı, 2005-2008 ) aldı, ardından 2009'da HPAC (Hidrojen ve yakıt hücreleri) programı izledi. ve 2010. Pan-H ve HPAC programlarının çeşitli araştırma eksenleri, 2010 yılında ANR'nin PROGELEC (yenilenebilir elektrik üretimi ve yönetimi) ve TTD programlarında (Sürdürülebilir kara taşımacılığı) konumlandırıldı - veya yeniden konumlandırıldı.

Fransa'nın kuzeyinde, bir nanoteknoloji laboratuvarı Elektronik, Mikroelektronik ve Nanoteknoloji Enstitüsü yürütülenMayıs 2009çok küçük bir yakıt hücresi (5 × 3.6  mm ).

Gelen Martinik , Cleargen adı verilen bir hidrojen yakıt hücresi sistemi açıldı5 Aralık 2019tarafından Société anonyme de la raffinerie des Antiller (SARA). Hydrogen de France (HDF) tarafından sağlanan pil, hidrojen ve oksijenden elektrik üretmek için suyun ters elektroliz işlemini kullanır; rafineri tarafından üretilen fazla hidrojeni, talep üzerine adanın elektrik şebekesini yaklaşık 2.000 eve tedarik edebilecek bir megavatlık güçle beslemek için kullanacak.

Japonya

Yakıt hücrelerinin veya hidrojen yakıt hücrelerinin yaygın kullanımını kolaylaştırmak için normlar, kurallar ve üretim ve güvenlik standartları üzerine bir düşüncenin başlatıldığı Japonya'nın himayesinde 2007 yılına kadar değildi .

Nitekim birkaç yıl önce, Başbakan Koizumi'nin inisiyatifiyle, 24 aydan biraz fazla bir sürede şunları yapmak mümkün olmuştu:

  • kamuoyunda hidrojen ve yakıt hücrelerinin kullanımını düzenleyen 6 yasada yer alan 28 kodu gözden geçirin;
  • Tokyo Gas tarafından (Devlet tarafından sübvanse edilen) yakıt hücreli elektrikli kazanları başlatmak için bir program tanımlayın; bu program, 2011 yılında ikinci nesil Ene-Farm ekipmanlarının tanıtımıyla devam ediyor;
  • kurulumun davranışı ve performansı hakkında bilgi karşılığında yeni kullanıcılara on yıllık satış sonrası hizmeti garanti eder;
  • Başbakanın hizmetlerini donatmak, 3 Aralık 2002biri Toyota, diğeri Honda tarafından sağlanan iki hidrojen aracı (FCEV);
  • Başbakanın konutuna kurulacak 8 Nisan 2005, bir kojenerasyon yakıt hücresi.

Böylece Japonya , özerkliği üç ile çarpılacak piller de sunarak, küçük elektroniklerle bağlantılı karbondioksit emisyonlarını %50 oranında azaltmayı umuyor .

Otomotiv

Otomobilde hidrojen yakıt hücrelerinin kullanımı birkaç şemaya dayanmaktadır:

  • herhangi bir hidrojen veya "  tam güç  ": doğrudan elektrikli tahrik motorunu/motorlarını besleyen, çıkış gücü değişen bir hidrojen yakıt hücresidir (İngilizce FCEV'de);
  • hibrit veya “  orta menzilli  ”: dar bir aralıkta çalışan hidrojen yakıt hücresi, motor(lar) tarafından kullanılan veya sınırlı kapasiteli bir pili şarj etmek için kullanılan elektriği sağlar (İngilizce FCHEV);
  • otonomi genişletici veya "  menzil genişletici  ", küçük bir hücre hidrojeninin elektrikli bir aracın pilini şarj ettiği ve muhtemelen yolcu bölmesinin ısınmasını sağladığı anlamına gelir (İngilizce VERA'da).
Konsept otomobiller Genel motorlar

İlk model Sequel'dir. 73 kW hidrojen yakıt hücresi  , 700  bar'lık (2005) üç sargılı kompozit hidrojen tankı tarafından sağlanır . İkincisi, Chevy Volt: sunulan konseptocak 2007Detroit Otomobil Fuarı'nda (Amerika Birleşik Devletleri). 3. model, üzerinde sunulan Hidrojen 4'tür.6 Mart 200878 inci Cenevre Uluslararası Motor Show (İsviçre). GM HydroGen4 yakıt hücresi, seri bağlı 440 hücreden oluşur. Tüm sistem, 73 kW veya 100 hp'lik bir senkron elektrik motorunu besleyen  93 kW'a kadar elektrik gücü sunar  . HydroGen4'ün sıfırdan 100 km/s hıza yaklaşık 12 saniyede ulaşmasını sağlar . HydroGen4,  4,2 kg hidrojen içerebilen karbon fiberden yapılmış üç adet 700 bar  yüksek basınçlı tanktan oluşan bir depolama sistemine sahiptir . Bu 320 kadar bir dizi verir  Km .   

BMW

Üretilen model örnekleri: 2015'ten i8 prototipi (Toyota Mirai pil), i Hydrogen NEXT prototipi, bir X5 temelinde geliştirildi ve 2019 Frankfurt Otomobil Fuarı'nda sunuldu . BMW, prototipi tanıttığı basın açıklamasında, bu prototipin aslında 2022'ye kadar sunulacak küçük bir serinin habercisi olduğunu, böylece en erken 2025'te pazara ve genel duruma göre diğer araçların da sunulacağını duyurdu.

Mercedes-Benz

Çatıya monte edilmiş su depoları ile çalışan bir yakıt hücresinden güç alan Ener-G-Force konsept otomobil, 2012 yılında Los Angeles fuarında sunuldu. NECAR ve F-Cell inşa edildi: hepsi farklı tipte bir araç ailesi yakıt (gaz halinde hidrojen, metanol,  vb. ) Bugüne kadar (2010), Daimler bir yakıt hücresi kullanan en fazla sayıda araç üretti (yüzün üzerinde). Mercedes , 2017 yılında B-Serisi F-Cell Hydrogen'in genel halkı için seri üretimini duyurdu .

mizah

Hummer O2 bir türlü arazide konsept aracı.

prototipler Şehir Joule

Bu deneysel bir araba Nantes Üniversitesi sürükleme katsayısı C x 2013 yılında 0.11 ilan edilir.

yeşil GT

GreenGT H2, elektrik-hidrojen rekabetinin ilk prototipidir , GreenGT H2'nin doğuşu 2009'da başlar.2 Haziran 2012bir parçası olarak Le Mans uygulama günün 24 Saat . Daha sonra yuvarlanmaz ve siyah ve turuncu bir görünüm alır. 27 Haziran 2015, Dünya Kupası tur arabaları için Fransa turunun bir parçası olarak Paul-Ricard pistinde ilk dinamik halka açık sunumun konusu . Yeni bir açık mavi ve beyaz renge sahip olan araç, daha sonra eski Formula 1 sürücüsü ve Ligier-Mugen-Honda'da 1996 Monaco Grand Prix'nin galibi Olivier Panis tarafından kullanıldı . Michelin'in daveti üzerine , ilk Formula E Paris ePrix'in açılışında ikinci bir gösteri yaptı .23 nisan 2016. 26 HaziranGünün sonunda, 24 Saatlik Le Mans 2016'da ve halen Olivier Panis tarafından sürülen bu araç, Sarthois motor devresinin bir turunu tamamlayan elektrikli-hidrojen güç aktarma organıyla çalışan ilk otomobil oldu. İki gün sonra,28 Haziran, H2 ve pilotu, yarış başlamadan hemen önce gösterilerini tekrarlar. Gücü GreenGT H2 iki elektrik motoru ile donatılmış, 2 x 200  kW de 1350  rpm , ya da 544  hp

H2 Hız İtalyan coachbuilder talebi üzerine doğdu Pininfarina , Hız H2 sunulan 86 inci  uluslararası sergi Cenevre Motor üzerinde1 st Mart 2016. Jean-François Weber (GreenGT'nin kurucu ortağı, hissedarı ve araştırma ve geliştirme direktörü), Fabio Filippini (Pininfarina'nın stil direktörü), Silvio Angori (Pininfarina'nın başkanı ve CEO'su) ve Paolo Pininfarina (GreenGT'nin başkanı) tarafından ortaklaşa açıklandı. Pininfarina grubu). Bu vesileyle, Amerikan dergisi Autoweek , kendi sayısında21 Mart 2016, onu "tüm zamanların en hızlı sıfır emisyonlu arabası" olarak belirleyerek gösterideki en güzel konsept otomobili her yıl ödüllendiren En İyi Konsept Ödülü'nü verdi . Rakipleri Sbarro Prom, Italdesign GTZERO ve Morgan EV3 idi. 30 Mart 2016, H2 Speed , isteği üzerine, sürdürülebilir kalkınma teknolojilerine özen gösteren Monako Prensi Albert II'ye sunulur . Bu sunumun sonunda Monaco hükümdarına GreenGT renklerinde bir pilot kıyafeti verilir. H2 Speed'i denemeniz için davetiye olarak onun adı işlenmiştir . 21 ve22 MayısO katılır zarafet rekabet içinde Villa d'Este Cernobbio içinde İtalya'ya 8'den, ardından12 Haziran 2016, Torino Motor Show'da . H2 Hız ardından esnasında uluslararası otomobil olaylar, Fransa'da ilk defa vesilesiyle, Michelin, GreenGT lastik ortağı tarafından iki kez sunuldu 24 saat 15 ila Le Mans 201619 Haziran, ve ikincisi İngiltere'de, bir hafta sonra Goodwood Hız Festivali'nde .

Suzuki

General Motors ile işbirliği içinde Bay Wagon FCW prototip arabasını yaptı . Hidrojen yakıt hücresi, 700  bar'da tanklarda bulunan hidrojen ile çalıştırılır .

Michelin

Hidrojen yakıt hücresiyle çalışan bir prototip Hy-light otomobil tanıtıldı.Mart 2005. Pil, üç yüksek basınçlı kompozit sargılı silindirden gelen hidrojenle çalışır ,

Üretici ayrıca bir yakıt hücresi üzerinde çalışan bir prototip Hy-light 2 otomobil üretti . içinde sunuldueylül 2007. Hy-ışığı ile karşılaştırıldığında, 2 inci  kuşak pil ve süper-bulunur,

F-City H2, Fransız makamlarından yol homologasyonu alan ilk Fransız otomobilidir. Bu araç, Michelin ve FAM Automobiles (o zamandan beri France Craft Automobiles olmuştur) arasındaki işbirliğinin bir sonucudur. Bunun için Michelin,  F-City'nin elektrikli versiyonunun pil bölmesinin yerini alan 350 bar hidrojen deposu da dahil olmak üzere kompakt ama eksiksiz bir hidrojen yakıt hücresi paketi tasarladı .

PSA

Üretici bir taksi PAC göstericiyi, bir (değiştirilebilir) tarafından desteklenen bir yakıt hücresi oluşturmuştur, basınçlı hidrojen silindir bir H2O göstericiyi, bir bir itfaiye raf yakıt hücresi menzil uzatıcı ile in situ olarak hidrojen üretimi. Kullanarak , sodyum tetrahydruroborate , bir kuark gösterici, dört tekerleğin her birinde bir elektrik motoru içeren bir yakıt hücresi dörtlü, GENEPAC programından elde edilen yakıt hücresini içeren bir 207 CC Epure göstericisi. PSA , 80 kW PEMFC tipi hidrojen yakıt hücresi  için CEA ile GENEPAC projesinde (2002-2006) işbirliği yaptı ,

Renault -Nissan

2008 yılında üretici Renault Scénic ZEV H2 yakıt hücresi prototipini sundu .

Venturi

Venturi Buckeye Bullet 2 sonları FIA hız rekorunu bir için elektrikli araç yakıt hücresi tarafından desteklenmektedir: 487  km / s . Sembolik 300  mph ( 480  km/s üzeri ) bariyerini geçen ilk elektrikli araç .

SymbioFCell

HyKangoo, 2012 Paris Otomobil Fuarı'nda tanıtılan, 5 kW pil ve küçük bir hidrojen deposuna sahip menzil genişleticili elektrikli bir araca evrim geçirerek  Kangoo ZE temelinde inşa edilmiştir. Solvay de Tavaux'da sergilenen araç site .

Üretim arabaları Ford

Üretilen model Focus FCV'dir.

Honda

Honda FCX Clarity Japonya ve ABD (Kaliforniya Eyalet) pazarlanan ilk seri üretim otomobili (kiralık) 'dir. 350  bar basınca sahip bir tankla donatılmış beş kişilik bir araçtır .

Honda ayrıca Honda CR-X'i üretti.

hyundai

Tucson FCEV hibrit bir otomobil. 80 kW hidrojen yakıt hücresi  , kompozit bir sargılı gaz silindiri tarafından desteklenmektedir.

iX35 FCEV, yeterli hidrojen dolum altyapısı ile birkaç belirli bölgede pazarlanmaya başlayabilecek yeni nesil Tucson FCEV'dir. Hyundai, 564 km'lik bir menzil açıklıyor  ve dolu bir tankın fiyatı yaklaşık 56 avro olacak. Teknoloji ortaklığı duyurulduhaziran 2018ile Audi (bir yan kuruluşu Volkswagen Almanya 2018 yılında 2023 yılında Fransa'dan önce 400 hidrojen dağıtım hizmeti istasyonları hedef alan bir program başlattı bilerek, Hype filosu () 60 Hyundai modellerinde de dahil olmak üzere hidrojenle çalışan taksiler.

Nikola Motor Şirketi

3 Mayıs 2018, Anheuser-Busch , Amerika Birleşik Devletleri'ne bira teslim etmek için 800 adede kadar kamyon için bir satın alma siparişi verdi.

toyota

Üretici, bir FCHV-4 beş kişilik araba ve FCHV-US1 otobüsü üretti. Bu programlar ilk olarak 2001 yılında sunuldu. 90 kW'lık bir hidrojen yakıt hücresine sahiptirler  . Toyota duyurduHaziran 20092015 için elektrikli otomobillerin tamamen satışta olan yanma hücrelerine dayalı olarak geliştirilmesi (bugünkü elektrikli otomobillerin kiralandığı yerlerin aksine). İçindehaziran 2014, Toyota tarafından Japonya'da pazarlama onaylandı nisan 2015ilk yakıt hücreli sedanı Mirai , gözlemcilerin beklediğinden çok daha düşük bir fiyata; ayrıca 2015 yazında Amerika Birleşik Devletleri'nde ve İsveç gibi şarj istasyonlarıyla donatılmış bazı Avrupa ülkelerinde sunulacak; Toyota, önümüzdeki on yıl içinde her yıl bu türden on binlerce otomobil satmayı umuyor. Toyota Mirai edildi 2014 yılında yayınladı.

Diğer alanlar

  • Kamyonlar: 2020'de İsviçreli şirketler, malları taşımak için hidrojen kamyonlarıyla deneyler yapıyor.
  • Traktör: hidrojenle çalışan prototip traktör.
  • Damat: Aztek .
  • Tekneler: Bunları balıkçı tekneleri de dahil olmak üzere deniz araçları için kullanmayı planlıyoruz (Fransa'da PRINA direği ile; Nantes-Atlantique ve Atlanpole araştırma ve yenilik merkezi , Hidrojen Misyonu ve SHYPER projesini ("Ekolojik olarak sorumlu balıkçılık için hidrojen sistemi") . Fincantieri'nin , gemi dünya liderlerinden biri tarafından metalhidritler şeklinde geliştirilen hidrojen depolama sistemi kullanılarak hidrojen ile çalışan gemiler inşa edecek McPhy Enerji .
  • Göçebe Sistem: Paxitech, USB şarj cihazları, lambalar (mağaracılık kaskları) gibi göçebe uygulamalar için düşük güçlü piller tasarlar.
  • Sabit elektrik üretimi:
    • Amerikan şirketi Fuel Cell Energy'nin ürünleri ,
    • Axane ( Air Liquide ): Hidrojenle çalışan otonom bir besleme sistemi olan Evopac.
  • Geleceğin dizüstü bilgisayarlarının yakıt hücreleri için yeşil bitkilerden ilham alan buharlaşmalı soğutma sistemi.
  • Havacılık:
    • Antares DLR-H2,
    • 6 Ağustos 2009, Blériot sömürüsünden yüz yıl sonra, bir hidrojen mikro ışığı Kanal'ı geçer; bu makine ve tasarımcısı Gérard Thévenot, e-uçuş ödülünü aldı .
  • Astronotik, özellikle Apollo programı sırasında .
  • Hidrojen ekosistemi ile Tenerrdis rekabet gücü kümesi .
  • Denizaltılar.

Notlar ve referanslar

Notlar

  1. Kuaterner amonyum polisülfon veya QAPS.
  2. Berlin Teknik Üniversitesi'nden Peter Strasser liderliğindeki ekip ve dört üniversiteden ve iki Enstitüden 250 kimyager, fizikçi ve biyoloğu bir araya getiren, katalizi geliştirmeyi amaçlayan bir Alman kümesi olan UniCat mükemmellik kutbu ( Unifying Concepts in Catalysis ). Berlin'deki Max-Planck Enstitüsü ve Brandenburg Enstitüsü), 2010'da yedi milyon avroluk bir bütçeyle.

Referanslar

  1. Renaut Mosdale, "  Taşıtlara Uygulanan Yakıt Hücreleri  ", Mühendislik Teknikleri ,10 Temmuz 2008
  2. Yakıt hücresi ve H 2 reaksiyonu+ O 2, Education.fr'de (erişim tarihi: 25 Ekim 2017)
  3. Örnek: Dupont de Nemours tarafından Nafion , PEMFC (Proton Değişim Membran yakıt hücresi, proton değişim membran yakıt hücresi) için uzayda kullanılan bu hücreler
  4. (içinde) Shanfu Lu Jing Pan, Aibin Huang, Lin Zhuang ve Lu Juntao, "Alkalin polimer elektrolit yakıt hücreleri, tamamen asil metal Katalizörlerden arındırılmış Çağrı" , PNAS, 2008.
  5. Dağıtılmış çekirdek-kabuk yakıt hücresi katalizörlerinde aktivitenin kafes şekil değiştirme kontrolü , Nature .
  6. (in) "  Platinumsuz Membran yakıt hücresi teknolojisi  " , cellera.biz'de , cellera ( 19 Aralık 2012'de erişildi ) .
  7. (in) "  - Cellera Sahıbıne  " üzerine patentmaps.com , Patentmaps.com (erişilen 2012 19 Aralık ) .
  8. (in) Dominic A. Notter Katerina Kouravelou Theodoros Karachalios ve Maria K. Daletou , "  : elektrik hareketlilik ve μ-CHP Yaşam döngüsü PEM FC uygulamalarının değerlendirilmesi  " , Enerji Environ. bilim , cilt.  8,haziran 2015, s.  1969-1985 ( DOI  10.1039 / c5ee01082a , çevrimiçi okuma , erişim tarihi 30 Ekim 2015 )
  9. Frédéric Douard , “  bir motor olarak ahşap kullanılarak bir yakıt hücresi  ” üzerinde, bioenergie-promotion.fr ,13 Mayıs 2013.
  10.  ADEME tarafından Nantes Jean-Rouxel Materials Institute (IMN), S3D, Syngas ve Fiaxell şirketleri (Lozan'dan) ile desteklenen " Atık geri kazanım zincirinde bir yakıt hücresinin entegrasyonu (VALORPAC) " projesine bakın 
  11. Çevre-Dergi , Doğalgaz yakıt pili vaatlerini doğruluyor , 25 Ekim 2016
  12. Hidrojeni depolamak için karbon nanotüpler , Industry- techno.com'da , 5 Temmuz 2011 (20 Ekim 2017'de erişildi).
  13. "  Yakıt hücresi  " , airliquide.com'da ( 20 Ekim 2020'de erişildi ) .
  14. RTE , "  düşük karbonlu bir hidrojen geçiş: ufuk 2030-2035 elektrik sistemi için Güçlü ve zorluklar  " [PDF] ile connaissancedesenergies.org ,ocak 2020, s.  23.
  15. (inç) "  Hidrojen net sıfır ev ısıtması için çözüm mü?  " [" Hidrojen sıfır tüketimli ev ısıtmasının çözümü mü? " »], The Guardian'da ,21 Mart 2020.
  16. Luc Bodineau ve Pierre Sacher, "  Hidrojen zincirinin verimliliği  " [PDF] , Fransız Çevre ve Enerji Yönetim Ajansı hakkında ,ocak 2020.
  17. (tr) Bir yakıt hücresi nasıl çalışır?
  18. Ulaştırma ve yakıt ikmali altyapısı , fch-ju.eu adresinde
  19. Otomotiv taşımacılığında PAC sayfası , afh2.org'da
  20. Daimler PAC otobüsleri sayfası , afhypac.org'da
  21. Enerji Bilgisi, "  Alstom gelecekteki hidrojen trenini sunuyor  " , Enerji Bilgisi üzerine ,23 Eylül 2016( 23 Eylül 2016'da erişildi ) .
  22. "Siemens ile birleşmeden önce Alstom hidrojene güveniyor" , Les Échos , 12 Kasım 2017.
  23. (in) "Sanayi trendler biri olduğunu tam teknoloji" ile ilgili energy.gov (Ekim 2017 20 erişilir).
  24. “  Sabit elektrik üretimi ve CHP  ” ( Arşiv • Wikiwix • Archive.is • Google • Ne yapmalı? ) , fch-ju.eu'da .
  25. “  Yeni konut tipi yakıt hücresi modelinin geliştirilmesi,“ ENE-FARM ”  ” ( Arşiv • Wikiwix • Archive.is • Google • Ne yapmalı? ) , tokyo-gas.co.jp'de .
  26. (içinde) "Konut yakıt hücresi mikro-CHP için Avrupa saha denemeleri başlıyor" [PDF] , cogeneurope.eu , 27 Aralık 2012 (erişim tarihi: 20 Ekim 2017).
  27. Bechkri CC, “Pioneer house: ısıtma, sıcak su ve tek cihazla elektrik” , batiactu.com'da , 24 Ekim 2017.
  28. Bir Japon kaynağına göre , Japonya'daki Fransız Büyükelçiliği / ADIT'den "Yeni bir yakıt hücresi için rekor verim" başlıklı kısa not (Japan BE 501 / 2009 05 18)
  29. 2008 yılında NEDO, METI ve Yamanashi departmanı tarafından başlatılan merkez . P r  Masahiro Watanabe tarafından yönetilen Yamanashi Üniversitesi'nin Kofu kampüsüne dayanmaktadır.
  30. Techno-Sciences.net web sitesinden haberler
  31. "  Yenilenebilir enerjiler: Kurulumundan üç yıl sonra, Sara yakıt hücresi Martinik'te açıldı  " , Outremers 360 ° ,5 Aralık 2019.
  32. (in) "IPHE toplantısında Bakanlık sunumu" [PDF] üzerine iphe.net 20 Kasım 2003 (2017 20 Ekim erişilir)
  33. ENE-Farm projesinin GDF Süveyş tarafından sunumu ve Avrupa karşılaştırması "Arşivlenmiş kopya" (8 Kasım 2018 tarihli versiyonu İnternet Arşivinde ) , cnrs.fr'de (20 Ekim 2017'de danışıldı)
  34. (içinde) "Tokyo Gas ve Panasonic , Dünyanın En Yüksek * 1 Enerji Üretim Verimliliğini Daha Uygun Fiyata Olan Yeni Geliştirilmiş Ene-Farm Ev Yakıt Hücresini Piyasaya Sürüyor " , 9 Şubat 2011 (Erişim tarihi: 20 Ekim 2017).
  35. (in) Japonya'nın PM Koizumi Onun yeni Evde yakıt hücreli güç jeneratörleri alır üzerinde terradaily.com , 8 Nisan 2005 (Ekim 2017 20 erişilir).
  36. GM 78 inci Cenevre Motor Fuarı [PDF] , GM Avrupa 2008 12 Şubat
  37. (içinde) "  BMW Hydrogen i SONRAKİ IAA Cars 2019'da  " ,10 Eylül 2019
  38. Hidrojen Avrupa'yı yarının arabasını süreceğine ikna etmek istiyor , Le Point , 12 Ekim 2012
  39. Mercedes-Benz B-Serisi F-Cell (2011) testi , Zorluklar , 16 Şubat 2011.
  40. "  Basın kiti  " [PDF] , Nantes Üniversitesi'nde ,2013.
  41. Emmanuel Guimard, "  Cityjoule prototipi yarının kentsel araçlarını önceden şekillendiriyor  " , Les Échos ,23 Nisan 2013.
  42. (in) Gary Watkins, "  Yeşil GT 2013 24 Saat Le Mans'ı deneysel yuvası alır  " üzerine autosport.com ,2 Haziran 2012( 7 Eylül 2016'da erişildi )
  43. Jacques Hébert, "  Yeşil GT, Le Castellet'te yuvarlandı  " , Ouest-Fransa ,1 st Temmuz 2015( 7 Eylül 2015'te erişildi ) .
  44. C. Cap, "  Panis hidrojenle çalışır  ", L'Équipe , n o  22227,22 Temmuz 2015
  45. Alexandra Legendre, "  Pininfarina hidrojene gidiyor  ", L'Automobile Magazine , n o  838,3 Mart 2016.
  46. (in) Alana Tovey, "  küme gaz hidrojen vasıtası ile adım zaman  " , Sunday Telegraph ,6 Mart 2016
  47. (it) Corrado Canali, "  La Sfida dei Carrozzieri  " , La Stampa ,6 Mart 2016
  48. "  Pininfarina H2 Speed, bu hidrojenle çalışan süper araba için 12 kopya  " , turbo.fr'de ,22 Mart 2018.
  49. "  Cenevre Otomobil Fuarı'nda H2 Speed ​​konsept otomobil ödülü!"  » , afhypac.org'da ,14 Nisan 2016( 7 Eylül 2016'da erişildi )
  50. (in) Vladislav Borovsky, "  Cenevre Motor Show 2016 de Pininfarina H2 Hız İyi Konsept  " ile ilgili pluginfuture.com Dublin,5 Haziran 2016( 7 Eylül 2016'da erişildi )
  51. "  Uluslararası Ekolojik Araçlar Toplantılarının kalbindeki Agglo  ", Alès Agglo , n o  27,1 st Eylül 2015.
  52. Jean-Claude Etter, “  Villa d'Este 2016: Konseptler  ” , asfalte.ch üzerinde , La Croix, İsviçre,22 Mayıs 2016( 7 Eylül 2016'da erişildi ) .
  53. (it) Luca Talotta, "  Pininfarina: H2 Speed ​​​​e BMW Gran Lusso Coupé, eccellenza allo stato puro  " , timemagazine.it'te ,21 Nisan 2016( 7 Eylül 2016'da erişildi ) .
  54. (in) Parichay Malvankar, "  Michelin ve Yeşil GT: Bir gelecek odaklı stratejik ortaklık  " üzerine shifting-gears.com , Hindistan,21 Haziran 2016( 7 Eylül 2016'da erişildi ) .
  55. (içinde) David Johnson, "  Yeşil GT süper otomobil hidrojeni, İngiltere'deki ilk Goodwood Michelin standını yapıyor  " , michelin.co.uk/ , Stoke-on-Trent, İngiltere,17 Haziran 2016( 7 Eylül 2016'da erişildi ) .
  56. FAM F-City H2 , michelinchallengebibendum.com'da
  57. Scénic ZEV H2 Prototype , Renault (arşive bakın)
  58. FIA tarafından A kategorisinde onaylanan hız rekorlarının resmi listesi [PDF] , fia.com'da
  59. HyKangoo, Mondial de l'Automobile'de , voiruredufutur.blogspot.fr'de , Kasım 2012
  60. “  Renault'un“ HyKangoo ”, (biraz) Jura'da yapılan bir prototip  ” , France 3 Franche-Comté ,7 Kasım 2012.
  61. Ix35 , cnetfrance.fr üzerinden Avrupa'yı aşıyor
  62. Hyundai ix35 , Turbo testi ve teknik özellikleri, Haziran 2014
  63. "Yakıt hücreleri: Audi ve Hyundai, hidrojen hareketliliğinde güçlerini birleştiriyor" , AFP, 20 Haziran 2018
  64. Anheuser-Busch'un 800 Nikola Hidrojen Kamyon Siparişi Daha Genç Bira İçenler İçin Bir Oyundur , Forbes, 3 Mayıs 2018.
  65. "Toyota: yeni proje, yeni patron" , 20 Dakika , 23 Haziran 2009
  66. "Toyota 50.000 Euro'ya hidrojenli bir araba pazarlayacak" , La Tribune , 25 Haziran 2014.
  67. Philippe Clément, "  İsviçre, hidrojenin öncüsü  " , Le Temps ,13 Ağu 2020.
  68. hidrojenle çalışan prototip traktör , terre-net.fr
  69. Aztek geleceği hazırlıyor, 11 Haziran 2012 tarihli ledaphine.com'da
  70. "Hidrojen teknelerine doğru", Revue Pays de la Loire Dergisi , n o  20, Haziran 2008, s.  9
  71. Philippe Gambert, "Balıkçılık ve nehirler için hidrojen tekneleri", Ouest-Fransa , Éd. Nantes, 7 Aralık 2008, s.  10
  72. "Hidrojenle hareket eden tekne", Ouest-Fransa , 6 Nisan 2009
  73. "Gemiler için geleceğin yakıtı hidrojen mi?" Bu üretici Fincantieri için evet ” , söz konusu EDF-l'énergie sitesi (25 Şubat 2014'te danışıldı).
  74. Paxitech
  75. Cambridge Danışmanları
  76. Antares DLR-H2
  77. Hidrojen Uçan Turu
  78. E-flight layık üzerine, eaa.org
  79. Fuel Cell, Apollo , airandspace.si.edu'da (20 Ekim 2017'de erişildi).

bibliyografya

  • Benjamin Blunier ve Abdellatif Miraoui, 20 Sorular yakıt hücresi , Éditions Technip, 2009 ( ISBN  978-2710809241 ) , 130  s.
  • Benjamin Blunier ve Abdellatif Miraoui, Yakıt hücreleri, İlkeler, modelleme, alıştırmalar ve düzeltilmiş problemlerle uygulamalar , Elips, Technosup, 2007 ( ISBN  978-2-7298-3107-3 ) , 192  s.
  • Méziane Boudellal, Yakıt hücresi , Dunod, Teknik ve mühendislik, 2007 ( ISBN  978-2-1005-0112-0 ) , 304  s.
  • Roger F. Prat, Atom Teorisinde Kendinden Tutarlı Simetrilerin Kararlılığı: Ne, F - ve O 2– , Phys. Rev. A , cilt.  6,Kasım 1972, s.  1735-1740 .
  • G. Delgado-Barrio ve RF Prat, Atomlar için Deforme Hartree-Fock çözümleri. III. O 2– , Phys için yakınsak yinelemeli süreç ve sonuçlar . Rev. A , cilt.  12,Aralık 1975, s.  2288-2297 .

Ekler

İlgili Makaleler

Dış bağlantılar