Mesurer et contrôler le débit d’hydrogène

Mesurer et contrôler le débit d’hydrogène

Les piles à hydrogène constituent une source d’énergie très prometteuse. Elles peuvent être utilisées dans des applications très diverses qui vont du transport et de la manutention de matière aux alimentations électriques de secours fixes ou portatives. Comme elles ne produisent que de l’eau, elles représentent une alternative écologique (aucune émission de CO₂) aux combustibles fossiles. De plus, elles consomment l’une des ressources renouvelables les plus abondantes sur la planète — l’hydrogène.

Toutefois, cette ressource, aussi propre et abondante qu’elle soit, peut aussi s’avérer difficile à maîtriser. D’une taille extrêmement petite, les molécules d’hydrogène peuvent s’échapper par le moindre défaut d’étanchéité et pénétrer dans les réseaux cristallins de métaux solides, ce qui peut nuire à la ductilité de ces métaux et, dans des cas extrêmes, entraîner des défaillances matérielles. Le confinement de ce gaz volatile nécessite un équipement et une expertise de haut niveau. Pour cette raison, toute transition généralisée vers l’hydrogène nécessitera des technologies fiables pour mettre à l’essai les piles à combustible qui vont contribuer à cette transition.

DÉCOUVRIR COMMENT PRÉVENIR LA FRAGILISATION PAR L’HYDROGÈNE

Une solution en devenir

Ces trois dernières années, AVL, la plus grande entreprise privée au monde spécialisée dans les essais et les simulations pour l’industrie automobile, a fortement encouragé le développement de cette technologie avec l’HyTron^TM, un dispositif qui mesure la consommation d’hydrogène. Pionnière dans ce domaine, l’entreprise autrichienne a mis au point une installation pour tester les piles à hydrogène, qui imite le comportement d’un véritable réservoir d’hydrogène afin de reproduire des conditions d’utilisation réelles sur le banc d’essai. Conçu pour résister à la fragilisation par l’hydrogène, le dispositif alimente la pile en hydrogène à la bonne pression et empêche toute fuite qui pourrait contaminer le catalyseur du bloc de piles à combustible.

Pour les tâches d’efficience ou de certification, l’HyTron fournit une mesure précise du débit d’hydrogène pendant les essais en régime transitoire et stationnaire ainsi qu’une alimentation précise, fiable et mesurable en hydrogène essentielle aux essais et au développement des systèmes de piles à combustible. Il est également impératif que la plage de débit corresponde à la pression requise de l’hydrogène à l’anode et que le dispositif ne contienne aucun matériau susceptible de produire des contaminants qui pourraient avoir une incidence sur le catalyseur. De plus, si le matériel à l’essai fait l’objet de modifications ou de réparations, la ligne d’alimentation doit être purgée avec un gaz inerte comme l’azote pour assurer un fonctionnement 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, sans dégradation.

Une nouvelle norme industrielle

L’HyTron constitue un basculement pour une entreprise spécialisée depuis longtemps dans le matériel d’essai destiné aux fabricants qui équipent des véhicules alimentés à l’essence ou au gazole uniquement. Et déjà, l’entreprise place la barre très haut. “Mis au point en un temps extrêmement court, l’HyTron d’AVL s’est déjà imposé comme une norme industrielle dans le secteur pour ce qui est de l’alimentation en hydrogène et de la mesure de la consommation,” explique Gerald Sommer, responsable de secteur à l’échelle mondiale pour les techniques de mesure avancées chez AVL.

“Nos clients, qui sont de grands équipementiers du monde entier, sont confrontés au défi de convertir leurs bancs d’essai pour moteurs à combustion de manière à pouvoir les utiliser pour tester des technologies propres aux véhicules à hydrogène,” explique David Bischof, responsable produit pour l’HyTron. “La sécurité – c’est-à-dire éviter les accidents provoqués par les gaz explosifs – est la priorité absolue. D’autre part, effectuer des mesures reproductibles de la consommation d’hydrogène est extrêmement important pour pouvoir valider et certifier l’ensemble d’un système à hydrogène, un moteur à combustion ou une pile à combustible. C’est en cela que notre HyTron est la solution parfaite. Cette solution industrielle complète permet d’alimenter en gaz un banc d’essai avec mesure intégrée de la consommation en toute sécurité dans le cadre d’activités de développement.”

Swagelok : un partenaire de confiance

Selon AVL, la transition de l’entreprise vers les technologies de l’hydrogène a été facilitée par un partenariat avec Swagelok Autriche. “Swagelok est notre partenaire de confiance dans le domaine de l’hydrogène et des composants compatibles avec ce gaz,” explique Dommer. “Nous avons confiance dans ce partenariat fondé sur l’expertise de Swagelok (Autriche).” “Pour ce qui est de la qualité des produits notamment, les composants Swagelok nous ont donné entière satisfaction, ajoute Bischof. Il est extrêmement important pour nous que les raccordements soient parfaitement fiables afin d’écarter tout risque de fuite sur le banc d’essai d’un client.”

“Ce qui distingue Swagelok de ses concurrents, c’est un véritable savoir-faire dans le domaine de l’hydrogène et des résultats de mesure certifiés par TÜV,” explique Thomas Rothländer, chef de projet de développement chez AVL, principalement responsable des dispositifs de mesure HyTron. Même si AVL et Swagelok Autriche ont beaucoup de choses en commun, notamment une longue expérience, des valeurs et la même approche des affaires, l’élément clé de la relation a été la confiance – une confiance fondée sur une compréhension mutuelle, des objectifs communs et une expertise partagée. “AVL fait confiance à Swagelok Autriche. Et AVL a confiance dans le produit que lui fournit Swagelok. Le raccord pour tube que nous utilisons dans notre application est parfaitement étanche, ce qui est absolument essentiel pour la sécurité du système et de ses utilisateurs.”

“De notre point de vue,” indique Rothländer, “il est primordial que notre dispositif reste hermétique dans la durée. Et cela pour une raison très simple : nous nous efforçons essentiellement de déconstruire les idées fausses qui circulent sur l’hydrogène dans le monde entier. Or, la pire chose qui puisse nous arriver aujourd’hui, c’est un accident chez l’un de nos clients. Il est donc d’autant plus important que nous puissions livrer des systèmes étanches et montrer à nos clients, et donc au monde entier, que l’hydrogène est une solution et que ce carburant n’est pas plus dangereux que l’essence ou le gazole que nous utilisons tous les jours. À cette époque, Swagelok était en fait le seul fournisseur de produits certifiés par TÜV, en particulier dans le domaine de l’hydrogène.”

“Ce qui distingue Swagelok de ses concurrents, c’est un véritable savoir-faire dans le domaine de l’hydrogène et des résultats de mesure certifiés par TÜV.”

Thomas Rothländer
Chef de projet de développement chez AVL

Swagelok Autriche a aidé AVL à sélectionner le matériau adapté et fourni les certifications nécessaires — particulièrement importantes dans l’industrie automobile — ainsi que les différents raccords pour tubes utilisés dans l’application. “La certification est toujours un gros problème lorsque vous travaillez pour l’industrie automobile,” explique Sebastian Preiss, directeur des ventes chez Swagelok Autriche. “Plusieurs certifications sont requises – ATEX ou éventuellement 3.1 par exemple – afin que vous puissiez préciser le matériau que vous utilisez dans un système qui met en œuvre de l’hydrogène. Pour ces applications, notre matériau, l’acier inoxydable 316, est le matériau idéal.”

Des composants de qualité et une formation pour les utiliser

Au-delà des composants, Swagelok Autriche a également dispensé une formation essentielle pour apprendre à l’’équipe d’AVL comment gérer des systèmes fluides qui mettent en œuvre de l’hydrogène. “Nous avons fait beaucoup de formation,” explique Preiss, “notamment le séminaire de Swagelok sur la sécurité qui est très important pour apprendre à manipuler le raccord pour tube Swagelok^®, en particulier lorsqu’on l’utilise avec de l’hydrogène.” “Il était important que l’équipe de production soit correctement formée, précise Rothländer. Cela nous donne confiance dans le fait que nous construisons des dispositifs qui sont d’emblée étanches et qui, autant que possible, vont réussir les tests du premier coup.” “Les formations proposées par Swagelok ont également été d’une grande utilité pour apporter le savoir-faire de Swagelok dans notre production, ajoute Bischof. Des raccords utilisés de manière optimale pour éviter les fuites.”

Pour AVL, le partenariat avec Swagelok Autriche a apporté productivité et efficacité au projet HyTron “Nous savons simplement que nous avons ici un partenaire qui nous a toujours fourni de la qualité ces dernières années et qui maîtrise le sujet de l’hydrogène – qui sait que l’hydrogène n’est pas un gaz comme les autres, ajoute Rothländer. Nous nous sommes sentis soutenus dès le départ, que ce soit sur le plan du savoir-faire ou des composants. Vous voyez tout de suite que Swagelok travaille sur l’hydrogène depuis un moment. Et nous avons clairement bénéficié de cette expertise.”

“Les formations proposées par Swagelok ont également été d’une grande utilité pour apporter le savoir-faire de Swagelok dans notre production. Des raccords utilisés de manière optimale pour éviter les fuites.”

David Bischof
Responsable produit chez AVL

À l’heure où l’hydrogène propre et renouvelable prend de plus en plus de place dans l’équation énergétique mondiale, une expérience et une expertise comme celles de Swagelok vont contribuer à rendre les systèmes plus sûrs et plus efficaces.

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