Empa accélère l'innovation des véhicules à pile à combustible hydrogène

Explorer de nouvelles frontières : Comment Empa pilote le développement des véhicules à pile à combustible hydrogène

Les Laboratoires Fédéraux Suisses pour la Science et Technologie des Matériaux (Empa) conduisent des recherches avancées chaque jour, dont une grande partie est consacrée à la décarbonisation de l'économie suisse. Le démonstrateur de mobilité « move » d'Empa est une partie clé de ces efforts, qui se concentrent sur comment l'industrie du transport peut profiter de nouvelles technologies prometteuses comme les véhicules électriques à batterie, à pile à combustible hydrogène, et à carburant synthétique.

« Notre but est de transformer la recherche en innovations commercialisables, » a dit le Dr Brigitte Buchmann, responsable du département Mobilité, Énergie et Environnement, Empa. « Nous nous voyons comme un pont entre la recherche et les applications. »

La mobilité hydrogène est un sujet d'intérêt significatif pour « move ». Outre la conduite de recherches dans le domaine du stockage d'hydrogène et de l'utilisation d'hydrogène, un élément clé de leur mission est d'aider à établir un soutien basé sur la science pour l'implémentation de nouvelles technologies. Dans ce contexte, une nouvelle technologie de raccord développée par Swagelok pour installations haute pression a été évaluée en coopération avec l'autorité de sécurité correspondante, Suva, pour une utilisation initiale dans les installations « move ». Cette évaluation a conduit à la révision des réglementations d'installation existantes en Suisse, rendant la nouvelle technologie de raccord disponible pour utilisation sur le marché.

Empa et Swagelok travaillent ensemble depuis les années 1960, et la relation a continué d'évoluer alors qu'Empa explore de nouvelles frontières technologiques. Lisez la suite pour apprendre comment Empa et « move » sont positionnés pour continuer à faire des avancées dans l'espace naissant du transport hydrogène.

Surmonter les défis inhérents de l'hydrogène

L'hydrogène doit être comprimé et stocké à haute pression pour atteindre la densité énergétique nécessaire. Le remplissage d'hydrogène dans un cylindre dans un véhicule mène à une augmentation significative de la température dans le cylindre d'hydrogène. Pour éviter le vieillissement avancé du matériau du cylindre, l'hydrogène doit être pré-refroidi à -40 °C avant le remplissage. Empa évalue des alternatives à ce pré-refroidissement en exécutant des simulations détaillées de géométries d'entrée alternatives et en effectuant une analyse thermodynamique détaillée.

« La sécurité est notre focus principal lors de la conception et réalisation d'expériences hydrogène, » a dit Christian Bach, responsable du Laboratoire Technologies de Propulsion Automobile d'Empa. « Dans ce contexte, nous sommes très intéressés par la coopération avec des partenaires industriels comme Swagelok, nous fournissant des conseils et produits de haute qualité. » Il y a beaucoup de réglementations et normes avec des exigences générales et méthodes de test pour la performance sûre des installations hydrogène qu'Empa doit rencontrer dans ses applications.

Les raccords de la série FK ont fourni une performance étanche permanente, avec une résistance mécanique équivalente à celle d'une connexion soudée.

Pour éviter les problèmes de sécurité et se conformer aux exigences de sécurité, Empa a utilisé des connexions soudées cône et filetage avant Swagelok : les raccords de la série FK Swagelok®, qui ont été développés spécifiquement pour l'utilisation dans les applications hydrogène. Les raccords de la série FK ont fourni la performance étanche requise, avec une résistance mécanique équivalente à celle d'une connexion soudée. Les raccords FK sont aussi plus faciles à entretenir, menant à des coûts de main-d'œuvre et maintenance globaux plus bas.

« La série FK a bien fonctionné pour les besoins de stockage hydrogène d'Empa, » a dit Thomas Freund, directeur général, Swagelok Suisse. « La facilité d'installation, combinée avec leur sécurité, fiabilité et étanchéité accrues, étaient les plus grands avantages. »

Support complet pour un futur en évolution

Alors qu'Empa continue de développer des solutions pour la technologie des piles à combustible hydrogène, il a travaillé étroitement avec Swagelok au-delà de la simple sélection de produits.

En tant qu'institut de recherche, Empa voit une rotation régulière d'étudiants universitaires qui nécessitent la formation appropriée pour travailler avec les systèmes et la technologie à « move ». « Au début de chaque trimestre universitaire, nous faisons passer les étudiants par nos séminaires de sécurité sur l'installation de raccords tubulaires, le cintrage de tubes, et autres bases de formation terrain, » a dit Freund. « C'est partie de comment Empa assure la sécurité sur site et la fiabilité du système. »

Empa compte aussi sur les services locaux de conception et d'assemblage de Swagelok pour des sous-systèmes fiables, pré-assemblés pour le stockage d'hydrogène dans le laboratoire « move ». Ceux-ci incluent des ensembles de réservoirs de stockage et des collecteurs de gaz, permettant à « move » de concentrer ses activités sur la recherche plutôt que sur l'assemblage système chronophage.

« Il est important que nos partenaires industriels soient capables de relever de nouveaux défis et d'implémenter de nouvelles technologies ensemble avec nous, » a dit Bach. « Nous avons besoin de recevoir des informations honnêtes et précises pour construire les meilleurs systèmes possibles, et nous les obtenons de Swagelok. »

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