Ingénierie en conception et développement

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

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 Applications : Transport - véhicules lourds (camion, bus, train) & applications stationnaires Densité de puissance 2 kW.L-1 and 1,4 kW.kg-1	Technologie Métal 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.

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 Télécharger la fiche produit Stack M240

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

Systèmes

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