Candidat aux Gasgoo Awards 2022 : technologie de plate-forme de piles à combustible à haute densité de puissance pour les véhicules de tourisme et les véhicules utilitaires de SHPT
Pour les Gasgoo Awards 2022, la technologie de plate-forme de piles à combustible à haute densité de puissance pour les véhicules de tourisme et les véhicules utilitaires de SHANGHAI HYDROGEN PROPULSION TECHNOLOGY CO.，LTD. (« SHPT ») a postulé pour les 100 meilleurs acteurs de la nouvelle chaîne d’approvisionnement automobile en Chine.
Crédit photo : SHPT
La description:
Sur la base de la commercialisation de véhicules de tourisme et de véhicules utilitaires, Shanghai Hydrogen Propulsion Technology Co. Ltd a développé une toute nouvelle plate-forme de piles à combustible – PROME M4 – et est prête pour la production de masse. La densité de puissance de cette plate-forme de pile atteint 5,1 kW/L et la puissance de sortie maximale d’une seule pile peut être augmentée jusqu’à 200 kW. PROME M4 répond à toutes les exigences techniques strictes des véhicules utilitaires et de tourisme, y compris une puissance de sortie plus élevée, une réponse de puissance plus rapide, une durabilité plus longue et une plus grande polyvalence environnementale. De plus, l’application de cette pile M4 s’étend au domaine non véhiculaire.
Crédit photo : SHPT
Avantages uniques :
1. Faible charge Pt, haute performance, conception MEA longue durée et technologie de production de masse
L’équipe a développé un modèle de simulation complet pour analyser les performances et prédire la durabilité du MEA en reliant les relations physico-chimiques entre les propriétés des matières premières, le processus de fabrication de l’encre catalytique, la structure de la couche de catalyseur et les performances du MEA. En outre, l’équipe a développé la capacité de test, d’évaluation et d’analyse des défaillances de toutes les matières premières importantes, de l’encre de catalyseur, de la structure du catalyseur, de la pièce d’assemblage membrane-électrode. Grâce à l’adoption de la membrane PFSA ultra-mince et à une méthode de maintenance de l’eau améliorée, le MEA dispose d’une fonction d’auto-équilibrage de l’eau qui permet à sa plage de fonctionnement de couvrir des températures extrêmement élevées, une faible humidification et assure une plus longue durabilité dans des conditions aussi sévères. La nouvelle génération de MEA a une densité de puissance de 1,3 W/cm2, une charge pt de 0,27 gPt/kW et une durabilité de 15 000 heures (comparativement à 1 W/cm2, 0,3 gPt/kW pour la génération précédente).
2. Conception de plaque bipolaire haute performance et longue durée de vie
L’équipe adopte une conception de champ d’écoulement ondulé super rétréci (distance de répétition ≤ 1,35 mm) avec une structure d’optimisation locale. Pour la durabilité, l’équipe a développé une méthodologie de conception de revêtement, des conditions de test d’accélération. Sur la base des résultats du test, la fenêtre de tension de fonctionnement est établie pour la plaque bipolaire. En combinaison avec les conditions de fonctionnement de la pile et l’optimisation de la stratégie de contrôle, la durabilité du revêtement est supérieure à 15 000 heures.
3. Densité de puissance élevée, technologie d’intégration de pile à haute fiabilité
1) Méthodologie de conception des performances : développement de plusieurs outils numériques spécifiquement pour la conception de produits de pile à combustible, y compris un outil de simulation dimensionnelle 1+1, un modèle multiphase tridimensionnel à grande échelle, un modèle dynamique des fluides, un modèle de mécanique des solides, etc. Avec tous les outils utilisés, l’équipe est capable de résoudre plusieurs problèmes scientifiques et d’ingénierie tels que la définition précise de la spécification du produit, la simulation du processus couplé multi-physique « gaz-eau-chaleur-électricité », le calcul et la détection de la force d’assemblage de la pile. En conséquence, la pile PROME M4 présente des caractères évidents tels que des performances élevées sans humidification cathodique, une faible variation de tension et une longue durée de vie. M4 Stack a une densité de puissance volumétrique 34 % plus élevée et une durée de vie 50 % plus longue, par rapport à la génération précédente.
2) Méthodologie de conception structurelle : structure d’enceinte à haute pile intégrée inventée avec à la fois une fonction de positionnement et de limitation ; développé une structure combinée collecteur de courant-isolant-plaque d’extrémité ; développé la technologie de compensation de la force de compression de la pile. Avec ces conceptions innovantes, la pile M4 répond à toutes les exigences des clients : SAE J2380, IP67, GB/T2423.17, GB38031, GB/T33978.
Application:
La plate-forme technologique de pile à combustible pour les véhicules utilitaires et de tourisme peut résoudre les problèmes techniques des deux sources, en augmentant simultanément la densité de puissance volumétrique et la durabilité.
1. Pour l’application véhicule : sur la base de la technologie développée à partir de la plate-forme, la densité de puissance de la pile est passée à 5,1 kW/L. Le FCS basé sur la pile M4L, qui a une puissance de crête de 90 kW, peut répondre aux exigences des applications des véhicules de tourisme. En attendant, la pile M4H de 200 kW développée à partir de la plate-forme répond aux spécifications des véhicules utilitaires, qui nécessitent généralement une puissance de sortie du système de 150 kW et une puissance de sortie de la pile de 200 kW. Le test de durabilité in situ de la pile et du système a atteint 15 000 heures, ce qui répond aux exigences des véhicules utilitaires avec tous les différents niveaux de tonnage.
2. Pour les applications autres que les véhicules : il existe quelques programmes d’exposition de piles à combustible sur le fret, la production d’énergie distribuée et le système d’alimentation de secours, etc. La technologie de la plate-forme couvre tous les scénarios d’application ci-dessus et le produit de la pile à combustible aura un potentiel très élevé dans là domaines d’application.
Perspective:
En tant que type d’énergie propre, l’hydrogène est un élément clé dans la réalisation des objectifs « Carbon Peaking et Carbon Neutrality ». Le véhicule à pile à combustible devient un complément du véhicule électrique pur en raison de ses performances exceptionnelles et constitue une voie importante de développement des véhicules à énergie nouvelle. En tant que dispositif de conversion d’énergie efficace, la pile à combustible est au cœur du développement de l’industrie des véhicules à pile à combustible et de l’hydrogène. La technologie développée par SHPT peut être comparée au leadership mondial et a réalisé une production de masse avec la norme automobile. Sur la base d’un cycle de vie de 5 ans et d’un volume de ventes de mille par an, il peut créer plus de 10 milliards de dollars de chaîne d’approvisionnement. L’industrie de l’hydrogène montre une bonne dynamique de développement et a de très larges applications futures.