Banc d’essai d’endurance de piles à combustible

Le marché porte sur la fourniture d’un banc destiné à tester des piles à combustible PEM, avec leurs auxiliaires, leur contrôle-commande et l’acquisition des données. Il doit permettre des essais continus de plus de 5 000 heures sur des piles de 0,5 à 5 kW électriques, en maintenant le fonctionnement et la sécurité du système.

Sous-systèmes et fluides

Le banc comprend la régulation des gaz réactifs à l’anode et à la cathode : débit massique, pression, température et humidification. Il inclut les bypass, la condensation et l’évacuation des gaz en sortie, ainsi qu’un circuit primaire de refroidissement de la pile avec pompe, réchauffeur, vanne de mélange, mesure de conductivité et résine de déminéralisation. Une charge électronique fournie par le titulaire absorbe la production de la PAC et la réinjecte sur le réseau AC. Une option porte sur le fonctionnement à l’hydrogène pur à la cathode.

Les plages à couvrir comprennent notamment :

• gaz à 20–85 °C (±1 °C) et point de rosée de 10–85 °C (±2 °C), avec un temps de réponse de 20 à 60 % HR inférieur à 10 minutes ;
• débit du fluide caloporteur de 1 à 15 l/min ; air de 10 à 420 Nl/min et hydrogène de 3 à 120 Nl/min ;
• pressions de gaz de 0 à 3 bar relatifs ; courant de pile de 0 à 1 000 A et tension de 0 à 200 V.

Les gaz disponibles dans les salles d’essai sont notamment l’air et l’hydrogène à 7–11 bar, l’eau brute à 20–60 °C et 4 bar, et l’eau glacée à 7–12 °C et 2,5 bar. Le titulaire prévoit, si nécessaire selon l’humidification retenue, une surpression pour l’eau glacée.

Contrôle, acquisition et essais

Le système comprend l’acquisition des capteurs, le pilotage des actionneurs, la gestion des sécurités et un logiciel paramétrable pour conduite manuelle et automatique. Il doit permettre de programmer, répéter, mettre en pause et reprendre des cycles, y compris des profils dynamiques et des cycles de démarrage-arrêt. Les consignes configurables couvrent notamment les gaz, les pressions, les températures, l’humidité, le refroidissement et la charge électrique.

La mesure peut couvrir jusqu’à 50 tensions individuelles de cellule, de −1 à 2 V par voie, avec une résolution souhaitée de ±1 mV, ainsi que la tension totale de la pile. L’acquisition est horodatée, paramétrable par voie et à 10 Hz au minimum ; les fichiers doivent être exploitables dans un tableur et leur taille ou durée configurable. L’interface comprend un ordinateur et au moins deux écrans, installés à distance du banc, des vues de supervision, des graphiques configurables et des messages de diagnostic.

Le dispositif intègre watchdog, stockage adapté aux essais longs, journal des défauts et enregistrement circulaire rapide avant et après défaut. Les seuils et paramètres d’essai doivent pouvoir être sauvegardés et réappliqués. En cas de coupure électrique, le système doit permettre une circulation limitée d’azote à basse pression dans les lignes d’alimentation de la pile. Les équipements sous pression doivent, dans la mesure du possible, rester en catégorie 1 ou 2 ; les lignes de gaz après régulateurs de débit sont équipées de soupapes mécaniques.

Réalisation, formation et livrables

La prestation comprend le pilotage du projet, les revues de conception, une réception en usine, la livraison, l’installation et la mise en service avec démonstration du bon fonctionnement. Le titulaire forme six personnes à l’utilisation et à l’entretien du banc et de la supervision.

Sont également attendus une documentation exhaustive et les éléments nécessaires à l’exploitation, à la maintenance et aux contrôles réglementaires : plans mécaniques, schémas électriques, P&ID, réglages et listes d’instrumentation, certificats de calibration ou de réglage des équipements de sécurité, sauvegardes logicielles, risques résiduels et contraintes d’installation, manuels d’exploitation et de maintenance, ainsi que le dossier de conformité applicable. Le plan de maintenance doit préciser les opérations, leur planification et les compétences requises ; les consommables et leur fréquence de remplacement sont à détailler. Le logiciel doit aider à planifier les maintenances et étalonnages. Le titulaire décrit les modalités d’intervention et de rétablissement en cas de panne.