Développement d’un compresseur électrochimique pour des applications aérospatiales - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2023

Développement d’un compresseur électrochimique pour des applications aérospatiales

Résumé

Parmi les mille complexités de l'observation extraterrestre, il y a le fait qu'un capteur d'ondes radio ou infrarouges émet des radiations électromagnétiques. Il est donc nécessaire de neutraliser ces ondes par le froid extrême pour améliorer la qualité de l'observation. Le compresseur électrochimique développé dans le cadre de cette étude en collaboration avec l'Agence Spatiale Européenne produirait de l'hydrogène à haute pression qui serait ensuite introduit dans une expansion Joule-Thomson. Ce processus générerait suffisamment de froid, jusqu'à - 253 °C. À cette température, l'hydrogène est à l'état liquide, ce qui permet de refroidir les capteurs et de neutraliser le rayonnement électromagnétique qu'ils produisent. Le défi majeur d'un tel système de compression électrochimique demeure la gestion de l'eau. En effet, il est fondamental que l'hydrogène soit humifié pour améliorer le transfert de charge à travers la membrane polymère. En revanche, le flux d'hydrogène à haute pression qui est produit doit être rigoureusement sec avant l'expansion Joule-Thomson. La possibilité d'utiliser un échangeur d'eau à membrane à contre-courant en série avec le compresseur électrochimique est explorée, ce qui permet de sécher le flux d'hydrogène produit (qui est comprimé et humide) et d'humidifier en même temps le flux d'hydrogène sec à basse pression. Dans cette étude, la compression de l’hydrogène de 1 à 100 bars a été réalisée en une seule étape. Un débit d'hydrogène de 6 NL/h à 100 bar et 20 °C a été obtenu en fournissant 3 W de puissance électrique dans une cellule élémentaire. Néanmoins, l'optimisation de l'efficacité énergétique de la compression de l'hydrogène nécessite également la sélection des matériaux les plus appropriés ainsi que des stratégies pour optimiser la gestion de l'eau. Des couches de diffusion en titane fritté avec différentes porosités ont été utilisées, ainsi que différentes membranes PFSA. Parallèlement, un gradient de température entre les deux compartiments du compresseur a été appliqué pour éviter la condensation de l'eau dans le système. Cette solution permet d'améliorer la stabilité du système. Les performances obtenues avec les différents matériaux et dans différentes conditions de fonctionnement seront présentées.
Fichier non déposé

Dates et versions

hal-04317113 , version 1 (01-12-2023)

Identifiants

  • HAL Id : hal-04317113 , version 1

Citer

Giuseppe Sdanghi, Jérôme Dillet, Thomas Prouvé, Moritz Branco, Gaël Maranzana. Développement d’un compresseur électrochimique pour des applications aérospatiales. 3 Plenières de la Federation Hydrogène, Féderation Hydrogène, May 2023, Saint-Gilles, La Réunion. ⟨hal-04317113⟩
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