Étude d'une géométrie innovante pour le refroidissement de plaques de piles à combustible PEMFC

Study of a new geometry for fuel cells cooling

¹ LEGI-GRETh, 17 rue des martyrs, 38054 Grenoble Cedex 9, France
² CEA GRETh, 17 rue des martyrs, 38054 Grenoble Cedex 9, France

Auteur de correspondance : nadia.caney@cea.fr

Reçu : 15 Mars 2007
Accepté : 7 Juin 2007

Résumé

Le refroidissement d'une pile à combustible (PEM), utilisée comme source d'énergie électrique dans le domaine de la traction automobile, fait apparaître un certain nombre de contraintes. Une des contraintes fortes se trouve être le refroidissement du cœur de pile, notamment du fait que le niveau de température est faible (environ 80°C), mais aussi que la puissance thermique à évacuer est élevée. Cette étude s'intéresse à un refroidissement de la pile par l'évaporation interne d'un fluide ou par circulation d'un fluide monophasique. Le dispositif expérimental permet de vaporiser le fluide, le HFE7100, le long d'une plaque dont on souhaite mesurer les performances. Une technologie innovante de plaque présentant des bossages ou picots inversés est proposée. Ainsi, cette géométrie est très performante pour du refroidissement monophasique mais l'optimisation reste à faire en régime diphasique.

Abstract

Use of an embarked fuel cell, especially in a car, requires improving the cooling system efficiency. In such an application, one of the constraints is the low temperature (80 °C) and the important heat power to dissipate. A solution is to extract the latent heat of a boiling fluid. Another solution is to use a single phase flow fluid for cooling the system. For these reasons, heat transfer coefficient and frictional pressure drop are experimentally investigated. Single phase flow and flow boiling configurations of HFE7100 are tested in a vertical mini-channels device. An innovative technology is proposed. This geometry well performs for single phase flow and has to be improved for two-phase flow.