Ingénierie en conception et développement

Axane conçoit et réalise des piles à combustible : stacks et systèmes basés sur la technologie PEM (Proton Exchange Membrane), sur des gammes de puissance allant jusqu’aux centaines de kilowatts.
Ce savoir-faire s’applique tant aux éléments propres aux stacks (circulation des fluides, étanchéité...) qu’aux systèmes complets (composants auxiliaires, conditions opératoires, sécurité...). Nos experts accompagnent nos clients à toutes les étapes de leur projet : analyse du besoin, co-rédaction du cahier des charges, puis développement du produit jusqu’au transfert des compétences nécessaires à la mise en production.

 

Les services d’ingénierie Axane pour la conception de piles à combustibles

Nos ingénieurs ont acquis une expertise dans la conception de stacks et des systèmes de piles à combustibles dans des domaines d’applications variés. C’est ce savoir-faire unique que des entreprises telles que l'un des leaders mondiaux des piles à combustibles pour chariots élévateurs viennent chercher pour développer en partenariat avec nos équipes une nouvelle gamme de piles destinée au marché européen. 

Vous êtes à la recherche de performance ? amélioration de la durée de vie ? résoudre des questions de fiabilité et sécurité ? optimiser vos coûts de production ?

  • Notre bureau d’étude vous assiste dans la définition des spécifications techniques et vous apporte son expertise dans les choix technologiques.
  • Votre projet bénéficie d'installations de pointe pour la conduite des tests dans notre Centre d’essais à Sassenage.
  • Vous bénéficiez des garanties de sécurité et d’accès à l’hydrogène en grande quantité, que seul un groupe comme Air Liquide peut apporter.

Vous êtes à la recherche d’un prestataire pour tester vos produits ? Vous souhaitez acquérir des bancs d’essais ?

  • Nos équipes peuvent prendre en charge dans notre Centre d’essais à Sassenage les tests des produits que vous avez développés. 
  • Nous pouvons concevoir et fabriquer les bancs d’essais adaptés aux tests que vous souhaitez réaliser sur vos produits.

 

Les étapes d’un projet de développement en partenariat


Co-construction du cahier des charges

Nos ingénieurs analysent votre besoin, une étape fondamentale pour la suite de votre projet. 

Savoir identifier les caractéristiques fondamentales est déterminant pour garantir efficacité et rentabilité de votre produit. Quelles sont vos priorités : durée de vie de la pile ? compacité ? rendement ? fiabilité ? coût de production ?

A toutes les étapes de cette réflexion, notre bureau d’étude vous conseille pour que vous preniez les bonnes décisions que nous transcrivons ensemble dans votre cahier des charges.

Conception sur-mesure du produit (stack, système, banc)

Tout au long de ce processus, nos experts soumettent vos produits à des tests qui permettent d’éprouver les performances, la résistance et l’adéquation toujours pertinente avec votre cahier des charges. 

Notre méthode de gestion de projet - Cycle V - vous assure de la conception d’un produit de haute performance reposant sur une conception de qualité.

Conception préliminaire

C’est l’étape de la définition de l'architecture système. A ce stade, nous étudions la structure du système de piles à combustible, nous réalisons les schémas d’architecture fonctionnelle et nous analysons et mesurons les risques potentiels.

Conception détaillée

A ce stade, nos experts conçoivent les plans détaillés des stacks et systèmes de piles à combustible. Ce travail comprend la spécification de tous les matériaux et composants qui vont constituer l’assemblage, tout comme les outillages et logiciels nécessaires à sa mise en œuvre.

Nous validons les hypothèses techniques et réalisons les calculs nécessaires à l’élaboration du dossier. 

Certains éléments sont prototypés ; les essais de sous-composants permettent de valider les hypothèses, d'identifier les problèmes potentiels, avec comme objectif de faire baisser le niveau de risque et d’incertitude. Nos experts peuvent ainsi s’assurer que la production est conforme au cahier des charge et décider de passer à l’assemblage de votre système ou stack.

Prototypage

La réalisation d’un prototype permet de valider la conformité de votre système de pile à combustible avec le cahier des charges :

  • Performances électriques,
  • Caractéristiques mécaniques,
  • Fiabilité,
  • Durée de vie,
  • Coût de fabrication...

Ce prototype est soumis à de multiples essais au sein de notre Centre à Sassenage. Nos équipes peuvent ensuite fabriquer des pré-séries qui vous permettront de tester vos produits en situation réelle.

Transfert de compétences

Notre collaboration peut se conclure par un transfert de compétences vers vos équipes afin que vous puissiez opérer en toute autonomie la fabrication de votre système de pile à hydrogène.

Pile à combustible : comment ça marche ?

Pour une pile de 1 à 120 kW, Axane utilise la technologie PEM (membrane échangeuse de protons). Par une réaction électrochimique, la pile produit de l’électricité et de la chaleur, et ne rejette que de l’eau.

La pile comporte de nombreuses cellules. Chacune contient un assemblage membrane-électrode (AME), le cœur actif de la génération d’électricité. L’AME est constitué de deux électrodes, l’anode (négative) et la cathode (positive) disposées de part et d'autre de la membrane PEM. 

Au niveau de l’anode, les molécules d’hydrogène H2 sont transformées en ions H+ (les protons) et en électrons. Les ions H+ se dirigent vers la cathode en traversant la membrane PEM. Arrivés au niveau de la cathode, ils réagissent avec l’oxygène et des électrons pour former de l’eau. La production d’électrons d’un côté et leur consommation de l’autre génèrent le courant et la puissance électriques attendus.

Les réactions électrochimiques aux électrodes sont les suivantes :

à l’anode        2 H2 → 4 H+ + 4 e-
à la cathode   O2 + 4 H+ + 4 e- → 2 H2O

La réaction électrochimique globale qui en résulte est la suivante :

O2 + 2 H2 → 2 H2O

Qu’est ce qu’une pile à hydrogène ?


AXANE développe des produits fiables et performants

Stacks : Carbone et Métal 

Pourquoi choisir une technologie plutôt que l’autre pour le développement de votre pile à combustible ? Le domaine d’application ainsi que les contraintes d’environnement sont les éléments déterminants de ce choix.

Technologie Carbone

Technologie Métal

Applications :
Transport - véhicules lourds (camion, bus, train) & applications stationnaires

Densité de puissance
2 kW.L-1 and 1,4 kW.kg-1

Application :
Automobile

Densité de puissance
4 kW.L-1 and 2 kW.kg-1

CARBONE : AVANTAGES CLIENT

  • Densité de puissance moyenne
  • Longue durée de vie
  • Coût de développement faible
  • Coût de production faible pour les petites et moyennes séries

MÉTAL : AVANTAGES CLIENT

  • Densité de puissance très élevée
  • Stack compact et léger (grande densité de puissance)
  • Coût de production faible pour les très grandes séries

CARBONE : LES + DES SOLUTIONS AXANE

  • Plaques bipolaires pour une compacité optimisée
  • Joints déposés pour une fiabilité augmentée et un coût d’assemblage réduit
  • Nouveaux AME & canaux améliorés pour une performance électrique exceptionnelle : 1,2W/cm2 dès 1 barg
  • Nouveau serrage pour une meilleure compacité

MÉTAL : LES + DES SOLUTIONS AXANE

  • Plaques bipolaires fines en métal pour une compacité optimisée
  • Joints déposés pour une fiabilité augmentée et un coût d’assemblage réduit
  • Compatible avec une pression élevée : jusqu’à 2,5 barg
  • Plaques de serrage composites permettant d’optimiser le poids du stack 
  • Conforme avec les exigences de l’industrie automobile

 

Systèmes de piles à combustible

Nos équipes ont conçu et développé des centaines de systèmes depuis 20 ans. Choisir AXANE pour la conception et le développement de votre système de piles à combustible, c’est la garantie de bénéficier de l’expertise d’un leader dans son domaine.

LES AVANTAGES CLIENTS AXANE

  • Réduction des délais de projets et du temps de mise sur le marché : Tandis que nos équipes se concentrent sur le développement technique des piles à combustible, vous pouvez vous focaliser sur l’application du produit final.
  • Réduction des coûts de développement : Notre expertise en développement de stacks et systèmes permet de traiter votre demande de façon spécifique en mobilisant un champ de compétences technique et pointu.
  • Identification pertinente de la chaîne d’approvisionnement : Vous bénéficiez de notre sélection des meilleurs fournisseurs. Nous évaluons avec pertinence vos besoins logistiques en fonction des objectifs fixés (qualité, prix, volume de production…).
  • Sélection des technologies en toute maîtrise : Nous choisissons les technologies adaptées et développons en accord avec vos enjeux stratégiques.
  • Maîtrise totale de la sécurité hydrogène par un industriel reconnu
  • Intégration dans l’écosystème Hydrogène énergie : Nous garantissons un accès à l’hydrogène pour les utilisateurs finaux.

LES AVANTAGES UTILISATEURS FINAUX

  • Faible consommation d’hydrogène = un budget carburant maîtrisé
  • Longue durée de vie des composants = des coûts de maintenance réduits
  • Grande fiabilité =  un investissement pérenne.

LES + DES SOLUTIONS AXANE

  • Hybridation avec des batteries
  • Grande tolérance aux variations d’amplitude des conditions environnementales (température, humidité, pression ambiante)
  • Sécurité intégré à un niveau SIL 3&4 (safety integration loop).

 

Systèmes & Stacks développés par Axane

Produits - technologie Métal

Stack M240

Nom : Stack M240
Projet : Axane a conçu ce stack commercial à destination d’un constructeur automobile Chinois.

Description : Stack métallique à refroidissement liquide pour les automobiles
Dimensions : 450 x 110 x 210 mm
Poids : 20 kg
Puissance : 40 kW @ 145 cellules
(peut être monté avec 360 cellules pour 100 kW)
240 cm² actif/cellule
4 kW/L et 2 kW/kg
Pas de cellule de 1.18 mm

Download the Stack M240 product sheet

Produits - technologie Carbone

Stack C260

Nom : Stack C260
Projet : Axane a développé ce stack pour les bus et le transport de fret (camions, trains, bateaux). 

Description : Stack carbone compact à refroidissement liquide pour les véhicules lourds (camions, bus, trains, bateaux)
Dimensions : 230 x 200 x 965 mm @ 100 kW
Poids : 26,9 à 58,8 kg (30 à 300 cellules)
Puissance : 40 kW @ 145 cellules
260 cm² actif/cellule
2 kW/L et 1,4 kW/kg
Pas de cellule de 2,1mm

Télécharger la fiche produit Stack C260

Stack HPS

Nom : Stack HPS
Projet : Axane a développé ce stack commercial pour une application sur des chariots élévateurs. Le Stack HPS a été intégré aux systèmes tiers GenDrivetm

Description : Stack carbone à refroidissement liquide pour les chariots élévateurs et  les générateurs stationnaires
Dimensions : 261 x 208 x 340 mm
260 cm² actif/cellule
14 kW @ 60 cellules
Des milliers d’exemplaires produits et exploités quotidiennement

Stack G1

Nom : Stack G1
Projet : Axane développe des stacks commerciaux pour des applications stationnaires permanentes. Le Stack G1 a été intégré au système autonome GaEL 2 kW et au système stationnaire HyES 5 kW.

Description : Stack carbone à refroidissement liquide pour applications stationnaires et portables
Dimensions : 
76 cm² actif/cellule
3 kW @ 60 cellules

Systems

Générateur HyES

Nom : HyES-G1

Description : Générateur électrique stationnaire haut rendement pour alimentation permanente des sites isolés
Dimensions : 280 x 112 x 105 cm
Poids : 580 kg
Puissance : 5kW - 48 VDC ou 230 VAC

Télécharger la fiche produit Générateur HyES
Générateur GaEL

Nom : GaEL 

Description : Générateur électrique compact. Les composants du GaEL peuvent être assemblés sans leur carter, dans un véhicule par exemple.
Dimensions : 940 x 450 x 385 mm
Puissance : 2 kW - 48 VDC
Résistance aux températures (-10°C à + 45°C)

Télécharger la fiche produit Générateur GaEL

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Pour plus d'informations, contactez-nous au +33 476 43 60 47

Ou par mail : fralat-contact-axane@airliquide.com

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