Le système de pile à combustible thermoélectrique est un dispositif d'alimentation intégré qui convertit directement l'énergie chimique du combustible en énergie électrique et thermique par réaction électrochimique, avec des caractéristiques telles qu'une alimentation efficace, propre et multiplex. Voici une analyse détaillée de sa composition de base et de ses points de conservation.

I. composition du système

1. Pile à combustible (centrale électrique)

- membranes échangeuses de protons (PEM) ou oxydes solides (SOFC): selon le type de carburant choisi, PEM convient aux carburants à hydrogène et fonctionne à basse température (60 - 80 ° c); SOFC convient pour le gaz naturel ou le méthanol avec des températures de fonctionnement élevées (600 - 1000 ° c).

- l'électrode avec le catalyseur: anode (réaction d'hydroxydation), cathode (réaction de réduction de l'oxygène), le catalyseur étant en majorité un matériau à base de platine ou de nickel nécessitant une évaluation périodique de l'atténuation de l'activité.

- plaque bipolaire: conductrice et séparant les cellules monomères, le matériau est en graphite ou en métal, nécessite un traitement anti - corrosion.

2. Système d’alimentation en carburant

- stockage et transport d'hydrogène / méthane: réservoirs de stockage d'hydrogène haute pression ou modules de reformage d'hydrogène (par exemple reformage à la vapeur d'eau de méthanol) équipés de vannes de régulation de pression, de filtres (élimination des particules d'impuretés).

- dispositif d'humidification: maintien de l'humidité des électrodes (PEM à humidifier), contrôle de l'humidité par humidificateur ou système de circulation d'eau.

3. Système d'alimentation en air

- compresseur d'air avec filtration de l'air d'admission: air comprimé à 0,1 - 0,3 MPa, filtre la poussière, le brouillard d'huile et d'autres impuretés (la cartouche filtrante doit être changée régulièrement).

- suralimentation et dissipation de chaleur: les modèles à haute température, tels que les SOFC, nécessitent la configuration d'un échangeur de chaleur pour préchauffer l'air d'admission en utilisant la chaleur résiduelle de l'échappement.

4. Module d'alimentation thermoélectrique

- système de récupération de chaleur résiduelle: récupération de chaleur par échangeur à plaques ou caloduc pour le chauffage, l'eau chaude ou le refroidissement par absorption utilisant la chaleur résiduelle de la pile à combustible (eau chaude 50 - 80 ° C ou gaz à haute température 100 - 200 ° c).

- unité de gestion thermique: régule le débit de liquide de refroidissement, maintient la température de la pile uniforme et évite la surchauffe locale.

5. Puissance et système de contrôle

- conversion DC / AC (DC / AC): un onduleur convertit le courant continu en courant alternatif, adapté aux besoins du réseau électrique ou de la charge.

- plate - forme de surveillance intelligente: surveillance en temps réel des paramètres tels que la tension, le courant, la température, la pression, etc., mise en marche / arrêt automatique, régulation de charge via un système PLC ou SCADA.

II. Points essentiels de la conservation du système

1. Entretien quotidien

- nettoyage et inspection:

- vérification quotidienne de l'interface carburant - air pour éviter les fuites (fuite d'eau savonneuse).

- nettoyer la cartouche du filtre, en particulier l'extrémité du filtre à air (l'accumulation de poussière peut entraîner une augmentation de la résistance à l'air d'admission).

- essuyez la condensation de la surface de la pile pour éviter la corrosion des plaques bipolaires.

- surveillance des paramètres:

- enregistrez la tension, le courant, la courbe de température, les fluctuations anormales (telles que la tension monolithique inférieure à 10% de la moyenne) doivent être vérifiées pour les raisons.

- calibrer régulièrement les capteurs (sonde de concentration en oxygène, capteur d'hydrogène, par exemple).

2. Conservation en profondeur régulière

- maintenance du système de carburant:

- Vérifiez l'étanchéité de la ligne d'hydrogène toutes les 500 heures, Remplacez les joints d'étanchéité vieillissants.

- nettoyer le reformeur (s'il est utilisé) pour éliminer les dépôts de carbone ou les incrustations de catalyseur.

- entretien du système d'air:

- Changez la cartouche de filtre à air tous les mois, vérifiez l'état de la graisse du compresseur d'air.

- Lavez le turbocompresseur (s'il en est équipé) pour empêcher l'accumulation de cendres par les pales d'affecter l'efficacité.

- maintenance de la gestion thermique:

- nettoyez la saleté de surface résiduelle de l'échangeur de chaleur (par exemple, dépôt d'ions Calcium - magnésium) pour garantir l'efficacité de l'échange de chaleur.

- détection annuelle du pH du liquide de refroidissement, réapprovisionnement ou remplacement de l'eau antigel / déionisée.

3. Cycle de remplacement des composants clés

- couche de catalyseur: la batterie PEM est remplacée environ 2 - 3 ans (perte de platine entraînant une baisse de performance de plus de 30%).

- Membrane échangeuse de protons: inspectée 1 à 2 ans, la membrane est perforée ou ramollie et doit être remplacée immédiatement.

- plaque bipolaire: la plaque métallique doit être réparée avec un revêtement anti - corrosion, la plaque de graphite Ponce régulièrement la surface de contact.

4. Traitement des pannes et optimisation

- défaillances courantes:

- tension inégale: la batterie monolithique échoue et doit être démontée pour réparation ou remplacement.

- insuffisance thermogénique: vérification du débit de carburant ou de l'activité du catalyseur.

- risque de fuite d'électricité: détection de l'isolation, réparation de l'isolation cassée.

- Optimisation de l'efficacité:

- régulation du rapport stoechiométrique carburant / air (λ = 1,1 - 1,3) pour éviter une consommation excessive.

- utilisez la chaleur résiduelle pour Préchauffer le carburant ou l'air d'admission et améliorer l'efficacité énergétique globale du système.

Désactivation à long terme et traitement d'urgence

1. Désactiver la protection

- vidange du carburant et du liquide de refroidissement et injection de gaz inerte (comme l'azote) pour empêcher l'oxydation des électrodes.

- démarrage d'une courte durée (1 - 2 heures) Une fois par mois pour maintenir la lubrification et l'activité des composants.

2. Plans d'urgence

- fuite d'hydrogène: couper immédiatement l'alimentation en gaz, démarrer la dilution du ventilateur, désactiver l'équipement électrique.

- alarme de surchauffe: arrêt d'urgence, vérifier si le circuit de refroidissement est bloqué.