{"id":8160,"date":"2022-12-01T10:00:00","date_gmt":"2022-12-01T09:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/hydrogencouncil.com\/?p=8160"},"modified":"2024-02-29T14:13:37","modified_gmt":"2024-02-29T13:13:37","slug":"how-membrane-technology-is-driving-the-commercialization-of-fuel-cells-in-the-automotive-industry","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/hydrogencouncil.com\/fr\/how-membrane-technology-is-driving-the-commercialization-of-fuel-cells-in-the-automotive-industry\/","title":{"rendered":"Comment la technologie membranaire stimule la commercialisation des piles \u00e0 combustible dans l'industrie automobile"},"content":{"rendered":"
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Par Simon Cleghorn, sp\u00e9cialiste mondial des produits, WL Gore & Associates<\/em><\/p>\n\n\n\n

Sans aucun doute, l'hydrog\u00e8ne est essentiel \u00e0 notre avenir \u00e9nerg\u00e9tique propre, et en tant qu'application majeure en aval de l'hydrog\u00e8ne, la technologie des piles \u00e0 combustible gagne en maturit\u00e9 de jour en jour. \u00c0 tel point que chez WL Gore & Associates (Gore), l'hydrog\u00e8ne est le moteur de notre vision globale d'un syst\u00e8me \u00e9nerg\u00e9tique durable \u00e0 faible \u00e9mission de carbone. Et cela n'est nulle part plus \u00e9vident que dans le secteur des transports, un acteur cl\u00e9 dans l'adoption de l'hydrog\u00e8ne comme source d'\u00e9nergie.<\/p>\n\n\n\n

La pile \u00e0 combustible \u00e0 membrane \u00e9changeuse de protons (PEM) est essentielle \u00e0 la r\u00e9alisation de ce potentiel futur. Elle utilise une technologie de membrane qui, avec la bonne expertise, peut acc\u00e9l\u00e9rer la commercialisation des FCEV en am\u00e9liorant consid\u00e9rablement les performances et la fiabilit\u00e9 des piles \u00e0 combustible et des syst\u00e8mes.<\/p>\n\n\n\n

Actuellement, il existe deux technologies qui peuvent r\u00e9duire l'empreinte carbone des transports : les v\u00e9hicules \u00e9lectriques \u00e0 pile \u00e0 combustible (FCEV) et les v\u00e9hicules \u00e9lectriques \u00e0 batterie (BEV).<\/p>\n\n\n\n

Avec un temps de ravitaillement rapide de 3 \u00e0 5 minutes, une autonomie \u00e9tendue de plus de 400 miles et une infrastructure d'hydrog\u00e8ne disponible en expansion rapide, les v\u00e9hicules \u00e0 pile \u00e0 combustible gagnent en traction et ouvrent de nouvelles possibilit\u00e9s pour l'avenir de la mobilit\u00e9.<\/p>\n\n\n\n

En examinant plus en profondeur les diff\u00e9rents types de technologies de piles \u00e0 combustible, les piles \u00e0 combustible \u00e0 membrane \u00e9changeuse de protons (PEM) offrent de nombreuses possibilit\u00e9s prometteuses pour les applications automobiles. Jetons donc un coup d'\u0153il \u00e0 certains des nombreux avantages et aux raisons pour lesquelles le syst\u00e8me de pile \u00e0 combustible PEM est une excellente solution pour les v\u00e9hicules.<\/p>\n\n\n\n

Par rapport aux piles \u00e0 combustible \u00e0 oxyde solide (SOFC) et aux piles \u00e0 combustible \u00e0 m\u00e9thanol direct (DMFC), la pile \u00e0 combustible PEM \u00e0 hydrog\u00e8ne offre une densit\u00e9 de puissance \u00e9lev\u00e9e, un faible poids et volume, et une fen\u00eatre de temp\u00e9rature de fonctionnement attrayante qui ne n\u00e9cessite pas de pr\u00e9chauffage avant le fonctionnement (Figure 1) .<\/p>\n\n\n

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\u00a9 WL Gore & Associ\u00e9s<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Cela permet aux constructeurs automobiles d'offrir un portefeuille plus large de produits aliment\u00e9s par pile \u00e0 combustible - des voitures particuli\u00e8res aux v\u00e9hicules utilitaires en passant par les camions logistiques longue distance. Cette polyvalence sup\u00e9rieure a permis aux empilements et syst\u00e8mes de piles \u00e0 combustible PEM de repr\u00e9senter la part du march\u00e9 des piles \u00e0 combustible 64% (Figure 2).<\/p>\n\n\n

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\u00a9 WL Gore & Associ\u00e9s<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Les avantages potentiels de la technologie des piles \u00e0 combustible PEM obligent les constructeurs automobiles \u00e0 investir. Cependant, la technologie doit \u00eatre commercialement viable et comp\u00e9titive pour r\u00e9aliser des \u00e9conomies d'\u00e9chelle. Ainsi, pour obtenir une large acceptation, les ing\u00e9nieurs de la pile \u00e0 combustible doivent s'associer \u00e0 des experts en technologie des membranes et optimiser ensemble le PEM, la pile et le syst\u00e8me pour r\u00e9pondre aux besoins de commercialisation des FCEV dans trois grandes cat\u00e9gories\u00a0:<\/p>\n\n\n\n

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  1. Des performances fiables <\/strong>\u2013 Comprendre la densit\u00e9 de puissance et les caract\u00e9ristiques de durabilit\u00e9 du PEM et comment tirer parti de la technologie \u00e0 membrane pour des performances optimales dans la pile et le syst\u00e8me.<\/li>\n\n\n\n
  2. Soutien technique <\/strong>\u2013 Garantir des solutions adapt\u00e9es \u00e0 l'utilisation, une expertise technique et un service d'assistance pour atteindre les objectifs du programme de v\u00e9hicules.<\/li>\n\n\n\n
  3. S\u00e9curit\u00e9 d'approvisionnement<\/strong> \u2013 Maintenir une cha\u00eene d'approvisionnement fiable de composants et de mat\u00e9riaux de carburant \u00e0 l'hydrog\u00e8ne pour obtenir une production de qualit\u00e9, coh\u00e9rente et \u00e9volutive.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    Des performances fiables<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    Le PEM dans une pile \u00e0 combustible s\u00e9pare l'hydrog\u00e8ne de l'air (oxyg\u00e8ne), transporte les protons de l'anode \u00e0 la cathode et emp\u00eache les \u00e9lectrons de se court-circuiter dans la cellule. Cela fait du PEM un composant essentiel de la conversion de l'hydrog\u00e8ne en \u00e9nergie dans la pile \u00e0 combustible. Pour fonctionner de mani\u00e8re fiable et fournir d'excellentes performances \u00e0 des temp\u00e9ratures \u00e9lev\u00e9es et dans des conditions potentiellement s\u00e8ches, les PEM d'une pile \u00e0 combustible automobile doivent avoir une conductance protonique \u00e9lev\u00e9e (permettant une densit\u00e9 de puissance), \u00eatre r\u00e9sistants \u00e0 la d\u00e9gradation chimique et aux d\u00e9faillances m\u00e9caniques, et pr\u00e9senter une faible perm\u00e9abilit\u00e9 aux gaz.<\/p>\n\n\n\n

    En utilisant des PEM plus fins, les ing\u00e9nieurs peuvent r\u00e9duire la r\u00e9sistance aux protons tout en augmentant le transport de l'eau et en am\u00e9liorant les performances, en particulier \u00e0 faible HR (humidit\u00e9 relative). Cependant, les PEM traditionnellement plus fins peuvent avoir un impact sur les propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques et donc compromettre la dur\u00e9e de vie de la pile \u00e0 combustible.<\/p>\n\n\n\n

    De plus, des PEM plus minces peuvent entra\u00eener une augmentation du croisement de gaz et une r\u00e9duction du rendement \u00e9nerg\u00e9tique, ainsi qu'une concentration accrue de radicaux nocifs qui acc\u00e9l\u00e8rent la d\u00e9gradation chimique, entra\u00eenant une r\u00e9duction de la dur\u00e9e de vie des produits.<\/p>\n\n\n\n

    Ces compromis peuvent \u00eatre consid\u00e9rablement r\u00e9duits en micro-renfor\u00e7ant le PEM avec du polyt\u00e9trafluoro\u00e9thyl\u00e8ne expans\u00e9 \u2013 ou ePTFE. D\u00e9velopp\u00e9e \u00e0 partir de d\u00e9cennies d'exp\u00e9rience en ing\u00e9nierie des mat\u00e9riaux, la technologie PEM renforc\u00e9e par composite de Gore est bas\u00e9e sur une combinaison d'ePTFE hautement technique, d'ionom\u00e8res hautes performances et d'additifs de membrane exclusifs pour lutter contre la d\u00e9gradation chimique. Le r\u00e9sultat est une conception de produit \u00e0 faible r\u00e9sistance et durable pour des exigences d'application sp\u00e9cifiques (Figure 3). Les efforts continus de R&D dans les mat\u00e9riaux et les conceptions PEM, ainsi que les empilements et les syst\u00e8mes de piles \u00e0 combustible, doivent adopter une approche holistique pour comprendre leurs interactions et leurs compromis afin d'optimiser les performances et le co\u00fbt de l'application finale.<\/p>\n\n\n

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    \u00a9 WL Gore & Associ\u00e9s<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

    Soutien technique<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    Des exigences nouvelles et diff\u00e9rentes en mati\u00e8re de produits surgissent \u00e0 mesure que nous passons de la recherche et du d\u00e9veloppement PEM \u00e0 la production et \u00e0 la commercialisation. Les fournisseurs de PEM doivent avoir l'expertise technique et les connaissances n\u00e9cessaires pour r\u00e9pondre aux besoins personnalis\u00e9s et adapt\u00e9s \u00e0 l'utilisation des constructeurs automobiles.<\/p>\n\n\n\n

    Il est important pour un fournisseur de composants de poss\u00e9der une compr\u00e9hension approfondie des compromis de performances potentiels de leur composant et des interactions potentielles avec d'autres composants de la pile \u00e0 combustible et du syst\u00e8me. Dans le cas du PEM, Gore a d\u00e9velopp\u00e9 \u00e0 la fois des m\u00e9thodes de mod\u00e9lisation, in-situ (dans la pile \u00e0 combustible) et ex-situ pour permettre la compr\u00e9hension de ces interactions et acc\u00e9l\u00e9rer la conception des produits.<\/p>\n\n\n\n

    Il est essentiel que les principaux fournisseurs de PEM soient en mesure d'effectuer une analyse \u00e9lectrochimique in situ (dans une pile \u00e0 combustible) pour d\u00e9terminer la cause des faibles performances et\/ou de la perte de puissance au fil du temps qui pourraient r\u00e9sulter de changements de mat\u00e9riau. Les outils d'analyse post-mortem ex-situ doivent \u00eatre facilement disponibles pour les fournisseurs automobiles afin de diagnostiquer les modes et m\u00e9canismes de d\u00e9faillance des piles MEA\/PEM renvoy\u00e9es sur le terrain.<\/p>\n\n\n\n

    Pour compl\u00e9ter le tableau d'un support technique holistique, les fournisseurs de PEM doivent disposer de ressources d'analyse globales compl\u00e8tes pour prendre en charge les enqu\u00eates scientifiques sur les surfaces, la caract\u00e9risation thermique, m\u00e9canique et physique, l'analyse chimique et la caract\u00e9risation microstructurale pour la r\u00e9solution de probl\u00e8mes complexes.<\/p>\n\n\n\n

    S\u00e9curit\u00e9 d'approvisionnement<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    Alors que les constructeurs automobiles passent \u00e0 la production de masse de piles \u00e0 combustible, les fabricants de PEM doivent garantir des rendements de production \u00e9lev\u00e9s avec des produits hautes performances constants, tout en minimisant les co\u00fbts des produits et les risques de qualit\u00e9. Les fournisseurs de PEM avec des mati\u00e8res premi\u00e8res coh\u00e9rentes et une technologie de rev\u00eatement membranaire de pr\u00e9cision peuvent garantir l'uniformit\u00e9 et la qualit\u00e9 en minimisant la variabilit\u00e9 intercellulaire (Figure 4). Cela permet aux fabricants de piles \u00e0 combustible de contr\u00f4ler avec pr\u00e9cision la distribution des performances \u00e0 la fois au sein de la cellule et de cellule \u00e0 cellule dans la pile. Il en r\u00e9sulte une augmentation des rendements de production de la pile et des co\u00fbts r\u00e9duits, ainsi qu'une dur\u00e9e de vie am\u00e9lior\u00e9e de la pile.<\/p>\n\n\n

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    \u00a9 WL Gore & Associ\u00e9s<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

    Une autre consid\u00e9ration importante est l'approvisionnement en mati\u00e8res premi\u00e8res. Peu de fabricants de PEM ont \u00e9tabli des cha\u00eenes d'approvisionnement en mati\u00e8res premi\u00e8res \u00e9prouv\u00e9es et fiables bas\u00e9es sur de vastes collaborations de R&D et des partenariats commerciaux s\u00e9curis\u00e9s avec des sous-traitants.<\/p>\n\n\n\n

    Il est encore plus difficile de trouver des fournisseurs capables de produire des PEM haute performance dans les quantit\u00e9s n\u00e9cessaires pour r\u00e9pondre \u00e0 la demande de l'industrie. Comprenant que cela est essentiel au succ\u00e8s, Gore tire parti de son expertise en mati\u00e8re de renforcement du ePTFE et des ressources de son r\u00e9seau mondial pour garantir la s\u00e9curit\u00e9 de l'approvisionnement, la stabilit\u00e9 des processus et la coh\u00e9rence de la qualit\u00e9 \u00e0 grande \u00e9chelle.<\/p>\n\n\n\n

    Rendre la technologie des piles \u00e0 combustible commercialement viable pour le transport de marchandises et au-del\u00e0<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    Aujourd'hui, la technologie des piles \u00e0 combustible est efficacement d\u00e9velopp\u00e9e, d\u00e9ploy\u00e9e et test\u00e9e dans les FCEV pour les v\u00e9hicules de tourisme. Excellente nouvelle, car ces avanc\u00e9es et ces apprentissages ouvrent la voie aux nombreux avantages de la technologie PEM dans d'autres secteurs de l'industrie du transport. Rendre la technologie des piles \u00e0 combustible commercialement viable pour l'industrie du transport de marchandises \u00e9galement.<\/p>\n\n\n\n

    Les d\u00e9veloppeurs de syst\u00e8mes de piles \u00e0 combustible dans les applications commerciales se tournent d\u00e9sormais vers des mod\u00e8les collaboratifs similaires pour faire \u00e9voluer leur technologie en fonction des avanc\u00e9es de la technologie PEM de Gore.<\/p>\n\n\n\n

    Et les avantages sont clairs\u00a0: les camions fonctionnant \u00e0 l'hydrog\u00e8ne propre peuvent utiliser des piles \u00e0 combustible plus l\u00e9g\u00e8res, ce qui leur conf\u00e8re une plus grande capacit\u00e9 de charge utile et une efficacit\u00e9 am\u00e9lior\u00e9e, ce qui se traduit par une r\u00e9duction du co\u00fbt total de possession, des indicateurs de performance critiques dans un secteur hautement concurrentiel.<\/p>\n\n\n\n

    En r\u00e9sum\u00e9, nous pensons que les ing\u00e9nieurs des piles \u00e0 combustible doivent s'associer \u00e0 des experts en technologie des membranes pour r\u00e9pondre aux besoins de commercialisation des PEM, des piles et des syst\u00e8mes pour les FCEV dans trois grandes cat\u00e9gories\u00a0: des performances fiables, un support technique expert et une s\u00e9curit\u00e9 d'approvisionnement - permettant aux constructeurs automobiles de tous types \u00eatre pr\u00eat pour un avenir aliment\u00e9 \u00e0 l'hydrog\u00e8ne.<\/p>\n\n\n\n

    Si vous souhaitez en savoir plus sur Gore et son GORE-SELECT\u00ae<\/sup> Technologie membranaire, veuillez visiter https:\/\/www.gore.com\/alt-energy.<\/a><\/p>\n\n\n\n

    WL Gore & Associ\u00e9s<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    WL Gore & Associates, membre de soutien du Hydrogen Council, est une soci\u00e9t\u00e9 mondiale de science des mat\u00e9riaux qui transforme les industries et am\u00e9liore la vie. Tout au long de son histoire, Gore a r\u00e9solu des d\u00e9fis techniques complexes dans les environnements les plus difficiles - de l'espace extra-atmosph\u00e9rique aux plus hauts sommets du monde en passant par le fonctionnement interne du corps humain. Il g\u00e9n\u00e8re actuellement $4,5 milliards de revenus par an, avec plus de 12 000 employ\u00e9s.<\/p>\n\n\n\n

    <\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    L'hydrog\u00e8ne est vital pour notre avenir \u00e9nerg\u00e9tique propre, et chez WL Gore & Associates (Gore), il alimente notre vision d'un syst\u00e8me \u00e9nerg\u00e9tique \u00e0 faible \u00e9mission de carbone, particuli\u00e8rement \u00e9vident dans l'adoption de l'hydrog\u00e8ne comme source d'\u00e9nergie par le secteur des transports.<\/p>","protected":false},"author":5,"featured_media":8170,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[81,87,82,79,83,84,78,107,74,85,86,77,80,111,96,102],"tags":[145],"class_list":["post-8160","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-africa","category-article","category-asia-pacific","category-category","category-central-south-america","category-europe","category-format","category-fuel-cells","category-hydrogen-in-action","category-middle-east","category-north-america","category-region","category-subject-matter","category-technology","category-thought-leadership","category-transport","tag-thought-leadership"],"acf":[],"yoast_head":"\nHow membrane technology is driving the commercialization of fuel cells in the automotive industry | Hydrogen Council<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Hydrogen is vital for our clean energy future, and at W. 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