Publication

Energy efficient hydrogen drying and purification for fuel cell vehicles

Résumé

High-purity standards are required for hydrogen used in fuel cell vehicles. The relative abundance of contaminants is highly influenced by the production pathway. Hydrogen obtained from water electrolysis presents three main pollutants: Nitrogen, Oxygen and Water. Herein, the engineering and implementation of removal techniques in a commercial 50 kW alkaline electrolyzer are reported. The full system was characterized with various analytical techniques including gas chromatography and mass spectrometry. A reduction of contaminant levels compatible with ISO 14687:2019 standard was achieved. From cold start, 100 min of operation are required to reach the desired nitrogen levels. Oxygen was removed in one step with a catalytic converter. Drying of hydrogen was achieved by using an innovative vacuum assisted pressure swing adsorption system. Sub-ppm levels of water are obtained with a power consumption of only 0.5 kWh/kg H2 and 98.4% of product recovery.

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Concepts associés (34)
Pile à combustible
Une pile à combustible est un générateur électrochimique produisant une tension électrique grâce à l'oxydation sur une électrode d'un combustible réducteur (par exemple le dihydrogène) couplée à la réduction sur l'autre électrode d'un oxydant, tel que l'oxygène de l'air. Elle est distincte de la pile électrique, qui fonctionne également par réaction d'oxydoréduction, mais qui est constituée d'empilements de métaux. vignette|Pile à combustible de la NASA au méthanol.
Électrolyse de l'eau
L'électrolyse de l'eau est un procédé électrolytique qui décompose l'eau (HO) en dioxygène et dihydrogène gazeux grâce à un courant électrique. La cellule électrolytique est constituée de deux électrodes immergées dans un électrolyte (ici l'eau elle-même) et connectées aux pôles opposés de la source de courant continu. vignette|Schéma du voltamètre d'Hoffmann utilisé pour l'électrolyse de l'eau. vignette|Schéma fonctionnel de l’électrolyse.
Véhicule à hydrogène
Un véhicule à hydrogène est un moyen de transport qui utilise une transformation chimique du dihydrogène comme énergie de propulsion. En particulier, on appelle voiture à hydrogène un véhicule à propulsion électrique muni d'une pile à combustible utilisant le plus souvent l'hydrogène comme combustible réducteur. C'est un type particulier de véhicule à pile à combustible. Cette appellation englobe des véhicules du domaine de l'aérospatiale (comme les fusées) ou du domaine militaire (comme des sous-marins à hydrogène), bien que l'usage courant renvoie plutôt au monde des transports.
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