Les piles à combustibles sont des générateurs produisant de l’énergie électrique à partir de réactions électrochimiques de gaz comme l’hydrogène et l’oxygène de l’air par exemple. Beaucoup de travaux sont engagés sur ce sujet, ne serait-ce que dans le domaine automobile, pour lequel les “piles à hydrogène” sont une alternative crédible aux véhicules thermiques et à batterie électrique.
Spécialiste du domaine, Globe Fuel Cell Systems a choisi les logiciels Ansys pour simuler le fonctionnement de ses piles à combustible (PAC) et de ses piles à combustible à hydrogène destinées aux applications intralogistiques, notamment son modèle XLP80, un système de PAC hybride combiné à une batterie lithium-ion. Il espère ainsi diminuer les temps de développement, optimiser ses coûts, tout en aboutissant à des produits plus performants.
La régulation de la température est une fonctionnalité clé des piles à combustible qui requiert une conception optimale pour garantir l’efficacité de la conversion d’énergie. Le flux d’air joue à ce titre un rôle essentiel dans le refroidissement du système en cas de variation de chaleur inattendue. Globe a donc besoin d’une compréhension fine des flux massiques, des chutes de températures et de la distribution des flux dans une boucle efficace, ce qui implique des tests physiques chronophages.
L’entreprise s’appuie sur les logiciels de simulation d’Ansys pour l’analyse de la dynamique des fluides (CFD) afin d’accélérer la validation des performances de la boucle de refroidissement et réduire le nombre d’itérations nécessaires pour vérifier les exigences de température. La possibilité de simuler la boucle dans l’ensemble du système de la pile aide les ingénieurs à définir le débit d’air nécessaire et les changements physiques à apporter pour maximiser les performances du système. L’équipe a mis en place une approche en trois étapes permettant d’économiser trois bancs d’essais lors d’une analyse en boucle fermée et plus de 135 000 euros en coûts de développement.
Ainsi, la simulation numérique fait désormais partie intégrante du processus d’approbation et de certification, et permettra à Globe d’accélérer considérablement la mise à l’échelle de son système à l’avenir.
