EP4635016A1 - Fuel cell - Google Patents

Fuel cell

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Publication number
EP4635016A1
EP4635016A1 EP23824936.1A EP23824936A EP4635016A1 EP 4635016 A1 EP4635016 A1 EP 4635016A1 EP 23824936 A EP23824936 A EP 23824936A EP 4635016 A1 EP4635016 A1 EP 4635016A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fluid
pressure
group
injector
supply
Prior art date
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Pending
Application number
EP23824936.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jean-Philippe Poirot-Crouvezier
Benoît MORIN
Robin MURRU
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP4635016A1 publication Critical patent/EP4635016A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/249Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells comprising two or more groupings of fuel cells, e.g. modular assemblies
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
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    • H01M8/04231Purging of the reactants
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    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095Fuel cells with polymeric electrolytes

Definitions

  • the present invention relates to the field of fuel cells, in particular proton exchange membrane fuel cells (or PEMFC for Proton Exchange Membrane Fuel Cell). It can be implemented to condition or activate a PEFMC, and optimize its performance.
  • PEMFC Proton Exchange Membrane Fuel Cell
  • a fuel cell is formed from a stack of “unit” electrochemical cells, each comprising an anode and a cathode electrically separated from each other by an electrolyte.
  • the fuel hydrogen
  • the oxidant oxygen
  • the electrolyte can be in the form of a membrane allowing the protons resulting from the hydrogen oxidation reaction to pass through. This is the case for proton exchange membrane fuel cells (PEMFC).
  • the stack of cells is only the place of the reaction: the reagents must be there brought in, the products and non-reactive species must be evacuated, just like the heat produced.
  • Generally separate fluid circuits make it possible to supply the stack of cells with fuel and oxidizer respectively, and to evacuate the products resulting from the stack.
  • the fuel is hydrogen
  • the fluidic circuit intended to bring the hydrogen to the anode then comprises one or more expansion stages making it possible to reduce the hydrogen pressure at the inlet of the stack of cells.
  • the fluidic circuit may be more complex in the case of particular battery architectures.
  • the stack is divided into several groups of cells in fluid connection with each other via their respective outputs.
  • the input supply 11, 21 of the different groups 10, 20 is done alternately during certain phases of operation of the battery.
  • a first group 10 is supplied at inlet 11 by the combustible fluid (hydrogen) while the supply of a second group 20 is cut off at inlet 21.
  • the combustible fluid passes through the first group, which then operates nominally, and exits humidified and slightly depleted at outlet 12 of the first group 10.
  • This fluid then supplies the second group 20 via outlet 22 of the second group 20.
  • This direct supply to the first group and in the opposite direction to the second group makes it possible to dissipate pockets of fluid strongly depleted formed within the cells of the first group.
  • the second group 20 is then supplied at inlet 21 with the combustible fluid while the supply to the first group 10 is cut off at inlet 11.
  • the combustible fluid passes through the second group, which then operates nominally, and leaves humidified and slightly depleted. at outlet 22 of the second group 20.
  • This fluid then supplies the first group 10 via the outlet 12 of the first group 10.
  • This direct supply to the second group and in the opposite direction to the first group also makes it possible to dissipate pockets of highly depleted fluid formed within the cells of the second group during the previous cycle. This prevents cells from the second group from functioning for a prolonged period in the presence of a highly depleted stagnant fluid.
  • the principle of this ping-pong architecture consists of alternately supplying the different groups of cells so as to alternate phases of nominal operation with supply phases in the opposite direction.
  • the fluidic circuit 3, 4 of such an architecture thus comprises a separate supply line 100, 200 for each group 10, 20 and a switching valve 101v, 201v per supply line 100, 200.
  • the fluidic circuit of such a fuel cell is relatively imposing. This increases the overall stack footprint.
  • An object of the present invention is therefore to propose a fuel cell having reduced bulk, particularly in terms of the fluidic circuit.
  • a fuel cell comprising:
  • the fluidic circuit comprises a so-called upstream part comprising:
  • a main supply conduit configured to conduct the fluid at a so-called average pressure, and connected to secondary supply lines
  • the fluidic circuit comprises a so-called downstream part comprising:
  • a second secondary evacuation line connected to the second outlet of the second group, to the main evacuation duct, and to the first outlet of the first group, so as to allow a supply of fluid to the first group via the first outlet, by the fluid having passed through the second group.
  • the stack further includes:
  • At least one expansion device located in the upstream part of the fluid circuit, configured to reduce the pressure of the fluid coming from the reservoir, from medium pressure to low pressure
  • a first switching member on the first secondary supply line configured to authorize or block a flow of fluid towards the first inlet
  • a second switching member on the second secondary supply line configured to authorize or block a flow of fluid towards the second inlet
  • a purge member on the main evacuation conduit configured to allow or block fluid flow towards the exhaust.
  • the at least one expansion member comprises a first expansion member on the main supply conduit, configured to reduce the pressure of the fluid coming from the reservoir, from high pressure to medium pressure.
  • the first switching member is formed by a first injector authorizing or blocking the flow of fluid towards the first inlet, and configured to reduce the pressure of the fluid coming from the first expansion member, from medium pressure to a first low pressure .
  • the second switching member is formed by a second injector authorizing or blocking the flow of fluid towards the second inlet, and configured to reduce the pressure of the fluid coming from the first expansion member, from medium pressure to a second low pressure .
  • the at least one expansion member is formed by the first and second injectors.
  • the first and second injectors provide both a role of expanding the fluid, from medium pressure to respectively the first and second low pressures, and both a switching role to authorize or block the flow of the fluid towards respectively the first and second entries of the first and second groups.
  • the expansion of the fluid is done in practice by means of two regulators 31, 32 mounted on the main supply conduit 300 successively ensuring a first expansion from the high pressure to medium pressure, then a second expansion from medium pressure to low pressure.
  • the section 300a of the main supply conduit increases at the outlet of the first regulator 31 (high pressure - medium pressure), and increases further at the outlet of the second regulator 32 (medium pressure - high pressure). ).
  • This increased section 300b is then constant along the secondary supply lines 100, 200 provided with switching valves 101v, 201v.
  • the injector could also provide a switching function, a function which is usually assigned to on/off valves. Therefore, instead of replacing the second regulator with an injector as a person skilled in the art could have done, it was decided to remove the second regulator and replace the switching valves on each of the secondary supply lines with injectors. Thus, the number of organs of the fluidic circuit is reduced.
  • the energy consumption of the fluidic circuit is also reduced, since it is enough to electrically power a single injector out of the two, alternately, to supply combustible fluid to the fuel cell having the ping-pong architecture according to the invention.
  • the classic ping-pong architecture it is necessary to permanently electrically power two organs for relaxation and switching, these functions being carried out separately.
  • injectors instead of switching valves, and the elimination of second regulator, also makes it possible to shorten the total length of the circuit having a large section for the circulation of the fluid at low pressure. Indeed, only the fluidic circuit parts located respectively between the first injector and the first inlet, on the first secondary supply line, and between the second injector and the second inlet, on the second secondary supply line, actually require a large section compatible with the flow of combustible fluid at low pressure.
  • the total size of the fluidic circuit is further reduced. Due to its reduced size, the injector can also be partially or completely integrated into the cell inlet, which can completely eliminate the need for low pressure pipes.
  • these injectors have high operating reliability and improved responsiveness allowing easy adjustment of the set pressure.
  • the fuel cell having a ping-pong architecture according to the present invention makes it possible in particular to gain in compactness, to simplify the fuel fluid supply line (hydrogen), and to reduce the energy consumption dedicated to injection of combustible fluid.
  • Figure 1 represents a fuel cell having a ping-pong architecture according to the prior art.
  • Figure 2A represents a fuel cell having a ping-pong architecture according to a first operating phase, according to a first embodiment of the present invention.
  • Figure 2B represents a fuel cell having a ping-pong architecture according to a second operating phase, according to a first embodiment of the present invention.
  • Figure 2C represents a fuel cell having a ping-pong architecture according to a third operating phase, according to a first embodiment of the present invention.
  • Figure 3 represents a fuel cell having a ping-pong architecture according to a second embodiment of the present invention.
  • Figure 4 represents a fuel cell having a ping-pong architecture according to a third embodiment of the present invention.
  • the fuel cell system comprises:
  • the fluidic circuit comprises a so-called upstream part comprising:
  • a main supply conduit configured to be connected to a tank storing the fluid at a pressure P1, called high pressure, and connected to secondary supply lines,
  • the fluidic circuit comprises a so-called downstream part comprising:
  • the stack further includes:
  • At least one expansion member located in the upstream part of the fluid circuit, configured to reduce the pressure of the fluid coming from the reservoir, from high pressure to low pressure
  • a first switching member on the first secondary supply line configured to authorize or block a flow of fluid towards the first inlet
  • a second switching member on the second secondary supply line configured to authorize or block a flow of fluid towards the second inlet
  • a purge member on the main evacuation conduit configured to allow or block fluid flow towards the exhaust.
  • the at least one expansion member comprises a first expansion member on the main supply conduit, configured to reduce the pressure of the fluid coming from the reservoir, from high pressure to medium pressure.
  • the first switching member is formed by a first injector configured to reduce the pressure of the fluid coming from the first expansion member, from medium pressure to a first low pressure.
  • the second switching member is formed by a second injector configured to reduce the pressure of the fluid coming from the first expansion member, from medium pressure to a second low pressure.
  • the first and second injectors are pressure regulated respectively by first and second sensors located respectively on the first and second secondary supply lines.
  • Each of the injectors is thus connected to its own sensor. This allows independent regulation of the injectors.
  • the first and second injectors are pressure regulated by a sensor located in the downstream part of the fluid circuit, for example on the main evacuation conduit, typically between the first and second outlets and the purge member.
  • the regulation of the injectors is thus done via a measurement downstream of the battery. This measurement is more representative of the actual pressures within the stack groups. The measurement is thus more reliable and the pressure control can be more precise.
  • a single sensor here makes it possible to regulate the injection in the two groups. This minimizes the number of organs present on the fluidic circuit. The compactness of the stack is improved.
  • the senor is positioned so that, for given constant supply conditions of the first group or the second group, the sensor measures the same constant pressure.
  • the senor is positioned equidistant from the first and second outputs of the first and second groups.
  • the battery further comprises a controller configured to control the first and second injectors based on a pressure measurement from the sensor and optionally on a pressure loss model established for the first and second groups of electrochemical cells. This improves the regulation of the first and second injectors.
  • a controller configured to control the first and second injectors based on a pressure measurement from the sensor and optionally on a pressure loss model established for the first and second groups of electrochemical cells. This improves the regulation of the first and second injectors.
  • a model can take into account parameters complementary to the charge losses, such as for example the temperature of the battery or the current density.
  • the fluidic circuit further comprises in the upstream part:
  • a third secondary power line in parallel with the first secondary power line, connected to the main power supply conduit and connected to the first input of the first group,
  • the stack further comprises:
  • a third injector on the third secondary supply line authorizing or blocking the flow of fluid towards the first inlet, and configured to reduce the pressure of the fluid coming from the main supply conduit, from medium pressure to a third low pressure
  • a fourth injector on the fourth secondary supply line authorizing or blocking the flow of fluid towards the second inlet, and configured to reduce the pressure of the fluid coming from the main supply conduit, from medium pressure to a fourth low pressure.
  • the first and second secondary supply lines are thus doubled or supported by the third and fourth secondary supply lines, respectively.
  • the term “parallel” does not necessarily mean that these secondary power lines have parallel structures to each other.
  • the term “parallel” does not mean “structurally parallel”. It means that the mounting of these secondary power lines is carried out in parallel. It also means that these secondary power lines are comparable to each other.
  • a third secondary power line provided with a third injector allows hardware redundancy with the first secondary power line provided with the first injector.
  • a fourth secondary power line provided with a fourth injector allows hardware redundancy with the second secondary power line provided with the second injector. This improves battery reliability. This also makes it possible to extend the range of flow rates accessible for the first and second groups of cells.
  • the third and fourth secondary power lines are not necessarily identical to the first and second secondary power lines.
  • the third and fourth injectors are not necessarily identical to the first and second injectors. Injectors sized differently from each other, for example a large injector and a small injector in parallel, typically allow the flow range to be swept with fewer pressure oscillations. Two identical injectors in parallel typically make it possible to double the flow range.
  • the first, second, third and fourth injectors are pressure regulated by a sensor located on the downstream part of the fluidic circuit, for example on the main evacuation conduit, typically between the first and second outlets and the organ purge. This minimizes the number of organs present on the fluidic circuit. The compactness of the stack is improved.
  • the battery further comprises an additional sensor intended to replace the sensor located on the downstream part of the fluidic circuit.
  • the additional sensor forms a redundancy with the sensor located on the downstream part of the fluidic circuit. This improves battery reliability.
  • the main supply conduit is connected to a first expansion member configured to reduce the pressure of the fluid coming from a reservoir storing the fluid at a so-called high pressure, from high pressure to medium pressure.
  • the first expansion member is formed by an injector different from the first and second injectors. This improves the compactness of the fluidic circuit.
  • An injector is more compact than a regulator.
  • the first expansion member is a simple regulator.
  • the secondary supply lines include only one or more injectors with possibly their associated sensors, without switching valves.
  • the secondary power lines are directly connected to the main supply conduit and to the inputs of the groups considered.
  • a fuel cell according to the present invention comprises at least two groups of electrochemical cells. Those skilled in the art will have no difficulty in implementing an embodiment comprising more than two groups of electrochemical cells.
  • the term “ping-pong architecture fuel cell system” means a system comprising at least two groups of electrochemical cells distributed in one or more stacks. Each group is thus made up of a series of electrochemical cells interconnected electrically and fluidically. Cells typically appear in the form of a membrane-electrode assembly commonly referred to as AME.
  • the stack here comprises at least five stacked cells, and preferably at least ten.
  • the ping-pong architecture battery system typically presents different operating phases, in particular, a first phase during which a first group is supplied directly by a first injector, the second group being supplied only by the gas leaving the first group, a second phase during which the second group is supplied directly by a second injector, the first group being supplied only by the gas leaving the second group, a third phase of simultaneous operation of the first and second groups and/or a purge phase.
  • the first and second phases are carried out alternately.
  • the third operating phase and/or the purge phase succeeds the first and second phases.
  • High pressure is strictly greater than medium pressure.
  • Medium pressure is strictly higher than low pressure.
  • High pressure is generally above 50 bars, or even above 100 bars.
  • High pressure can reach up to 700 bars, or even more depending on conditions.
  • An average pressure is generally between 5 and 40 bars, typically between 5 and 20 bars.
  • Low pressure is generally less than 4 bars.
  • an input or an output of a group of the stack typically each have a structural aspect and a functional aspect.
  • the inlet and outlet correspond to first and second passage orifices for the combustible fluid.
  • inlet and outlet refer to the admission and discharge of the combustible fluid, respectively.
  • the inlet and outlet can be functionally interchanged.
  • the first passage orifice can form the inlet or the outlet functionally
  • the second passage orifice can form the outlet or the inlet functionally.
  • the outlets of the groups are in fluid communication with each other, via the secondary evacuation lines specific to each of the groups.
  • Each secondary evacuation line extends between the outlet of the group in question and a common main evacuation duct.
  • Each secondary evacuation line can borrow sections of other lines, for example other secondary evacuation lines. Thus, sections of a given secondary evacuation line may be common with sections of other secondary evacuation lines.
  • Branch points or branches may be physically present along the secondary evacuation line(s). Organs may also be present along these secondary evacuation lines, for example regulatory organs. All of the secondary evacuation lines can form a pile outlet collector connected to the main pile evacuation conduit.
  • the operation of the battery according to the invention is based on a succession of supply and/or evacuation phases that are different from each other.
  • the terms “succession” or “successive” do not necessarily imply, even if this is generally preferred, that the phases follow each other immediately, with intermediate phases or stages being able to separate them.
  • a direction of circulation of the fluid in the fluid circuit is indicated by an arrow.
  • the dotted lines illustrate data connections, typically between sensors and injectors, valves or regulators.
  • the illustrated battery system comprises a single battery comprising two groups. It is understood that the description of this battery extends to pile system and all variations in number of piles, groups etc.
  • the fuel cell is described and illustrated for a ping-pong architecture comprising two groups of substantially identical cells. It is nevertheless perfectly possible to implement more than two groups and/or groups dimensioned differently, without departing from the general principle of fluidic circuit explained below. Groups can also be distributed into different stacks fluidly connected to each other.
  • the original idea implemented in the context of the development of the present invention consists in particular of replacing members ensuring relaxation and switching separately along the fluidic circuit, with a single member ensuring both relaxation and switching, in particularly by an injector. This makes it possible to gain in compactness, responsiveness and reliability.
  • a hydrogen injector is typically a solenoid valve sized to obtain opening-closing cycles over very short times, of the order of a hundredth or tenth of a second up to a second.
  • This device allows the injection of a pulsed flow of hydrogen at a variable flow rate and with improved reactivity, for example with respect to a regulated proportional solenoid valve. Its operation requires the application of a pressure difference of a few bars between the inlet and outlet of the injector, in particular in order to obtain a wide flow range.
  • Injectors are significantly more compact than diaphragm regulators. Pressure regulation by an injector is typically done by adapting the ratio of the opening-closing cycles of the injector in operation.
  • an injector has at least one pressure regulation function, in particular to relieve medium pressure towards low pressure, and at least one chopping or switching function.
  • a switching valve has a single chopping or switching function.
  • Figure 1 illustrates a fuel cell 1 having a ping-pong architecture according to the prior art. It is connected to a high pressure hydrogen tank 2 and comprises a fluid circuit composed of a part 3 upstream of the groups 10, 20 of electrochemical cells, and of a part 4 downstream of the groups 10, 20 of electrochemical cells .
  • the upstream part 3 according to the prior art comprises a stop valve 30 at the outlet of the tank 2, a main supply conduit 300 on which a first regulator 31 and a second regulator 32 are successively mounted.
  • the first regulator 31 makes it possible to reduce the pressure of the fluid coming from tank 2 from a so-called high pressure of the order of a few hundred bars to a so-called average pressure of the order of a few tens of bars.
  • the section of the main supply conduit 300a increases at the outlet of the first regulator 31.
  • the second regulator 32 makes it possible to reduce the pressure of the fluid coming from the first regulator 31 from medium pressure to a so-called low pressure of the order of a few bars. Consequently, the section of the main supply conduit 300b increases at the outlet of the second regulator 32.
  • the upstream part 3 of the fluidic circuit also comprises a first secondary supply line 100 connecting the main supply conduit 300b to the inlet 11 of the first group 10 of electrochemical cells, and a second supply line secondary 200 connecting the main supply conduit 300b to the inlet 21 of the second group 20 of electrochemical cells.
  • the first and second secondary supply lines 100, 200 respectively comprise a first switching valve 101v and a second switching valve 201v ensuring either the passage or blocking of the fluid to each of said groups 10, 20.
  • the downstream part 4 of the fluidic circuit comprises a first secondary evacuation line 120 connecting the outlet 12 of the first group 10 of electrochemical cells to the main evacuation conduit 400, and a second secondary evacuation line 220 connecting the outlet 22 of the second group 20 of electrochemical cells to the main evacuation conduit 400.
  • the first and second secondary evacuation lines 120, 220 typically form an outlet collector of the cell 1.
  • the main evacuation conduit 400 is connected to an exhaust 41, and is provided with a purge valve 40.
  • Figure 2A illustrates a first embodiment of a fuel cell with ping-pong architecture according to the invention, incorporating certain elements of the fuel cell illustrated in Figure 1.
  • the groups 10, 20 of electrochemical cells and the downstream part 4 of the fluidic circuit are substantially identical to those of the prior art.
  • the two groups 10, 20 of cells have the same number of cells, but they can also be different.
  • Groups 10, 20 can be nested in a single stack, with alternating cells from the first group and the second group, as described in patent document FR2975227.
  • the modifications with respect to the prior art are located in the upstream part 3 of the fluidic circuit.
  • the upstream part 3 preferably comprises a stop valve 30 at the outlet of the tank 2, a main supply conduit 300 on which is mounted a first regulator 31, preferably only one and single first regulator 31, for example a double-stage regulator 31, possibly regulated by a pressure sensor 33, and configured to reduce the pressure of the fluid coming from the tank 2 from high pressure to medium pressure.
  • the section of the main supply conduit 300a increases at the outlet of the first regulator 31.
  • the upstream part 3 of the fluidic circuit according to the first embodiment of the invention also comprises a first secondary supply line 100a, 100b connecting the main supply conduit 300a to the inlet 11 of the first group 10 of electrochemical cells, and a second secondary supply line 200a, 200b connecting the main supply conduit 300a to the inlet 21 of the second group 20 of electrochemical cells.
  • the first and second secondary supply lines 100, 200 respectively comprise a first injector 101 and second injector 102.
  • the first and second injectors 101, 201 advantageously allow:
  • Each injector 101, 201 thus fulfills the function of both a regulator and a switching valve.
  • the first and second injectors 101, 201 are preferably pressure regulated respectively by sensors 102, 202 located downstream of the injectors 101, 201, respectively on the first and second secondary supply lines 100b, 200b.
  • a high frequency opening/closing cycle (up to several cycles per second) can be applied to each injector 101, 201 depending on the difference between the pressure setpoint and the pressure value measured downstream by the sensors 102, 202. This makes them more responsive, flexible and precise to the desired battery conditions.
  • the first and second injectors 101, 201 are substantially identical and the first low pressure is substantially equal to the second low pressure. According to another possibility, the first and second injectors 101, 201 can be dimensioned differently from each other, and the first low pressure can be different from the second low pressure.
  • the section of the first secondary supply line 100a upstream of the injector 101 is substantially the same as that of the main supply conduit 300a.
  • the section of the second secondary supply line 200a upstream of the injector 201 is substantially the same as that of the main supply conduit 300a.
  • Only the secondary supply lines 100b, 200b downstream of the first and second injectors 101, 201 have an increased section capable of conducting a constant volume flow of fluid at low pressure. The total size of the upstream part 3 of the fluid circuit is thus reduced.
  • Figure 2A illustrates a first phase of operation of the cell 1 in which only the first group 10 is supplied with combustible fluid.
  • the first injector 101 is in operation while the second injector 201 is closed.
  • the operation of the first injector 101 typically corresponds to a rapid alternation of openings and closings.
  • the purge valve 40 is closed.
  • the combustible fluid coming from the tank 2 first passes through the first regulator 31.
  • the combustible fluid then has an average pressure of the order of 5 to 20 bars at the outlet of the first regulator 31. (typically 6 to 8 bars).
  • the combustible fluid is then led to the inlet 11 of the first group 10 by the first secondary supply line 100a, 100b, through the first injector 101.
  • the combustible fluid then has, at the outlet of the first injector 101, a first low pressure of less than 4 bars.
  • the combustible fluid then passes through the first group 10 then successively takes the first secondary evacuation line 120, the second secondary evacuation line 220, and reaches the second group 20 via the outlet 22.
  • Figure 2B illustrates a second phase of operation of the cell 1 in which only the second group 20 is supplied with combustible fluid.
  • the first injector 101 is closed and the second injector 201 is in operation.
  • the operation of the second injector 201 typically corresponds to a rapid alternation of openings and closings.
  • the purge valve 40 is closed.
  • the combustible fluid coming from the tank 2 first passes through the first regulator 31.
  • the combustible fluid then presents at the outlet of the first regulator 31 an average pressure of the order of 5 to 20 bars (typically 6 to 8 bars).
  • the combustible fluid is then led to the inlet 21 of the second group 20 by the second secondary supply line 200a, 200b, through the second injector 201.
  • the combustible fluid then presents at the outlet of the second injector 201 a second low pressure less than 4 bars.
  • the combustible fluid then passes through the second group 20 then successively takes the second secondary evacuation line 220, the first secondary evacuation line 120, and reaches the first group 10 via the outlet 12.
  • the transition between the first and second phases can be instantaneous, or occur with a delay. If we go through a transition where the two injectors 101, 201 are closed, this transition is preferably short (of the order of a few milliseconds for example) to avoid a drop in pressure in the cell. In the same way, if the two injectors 101, 201 are in operation simultaneously during the transition, its duration is preferably short (of the order of a second) to avoid switching to a “dead-end” type operating mode. .
  • Figure 2C illustrates a third phase of operation of the cell 1 in which the first and second groups 10, 20 are supplied simultaneously with combustible fluid.
  • the first injector 101 is in operation and the second injector 201 is in operation.
  • the purge valve 40 is either open to evacuate the fluid and reaction products to the outside, or closed to accumulate certain products or reagents, for example nitrogen.
  • the combustible fluid coming from the tank 2 first passes through the first regulator 31.
  • the combustible fluid then has an average pressure of the order of 5 to 20 bars at the outlet of the first regulator 31. (typically 6 to 8 bars).
  • a part of the combustible fluid is then conducted to the inlet 11 of the first group 10 by the first secondary supply line 100a, 100b, through the first injector 101, and another part of the combustible fluid is conducted to the inlet 21 of the second group 20 by the second secondary supply line 200a, 200b, through the second injector 201.
  • the combustible fluid then has a first low pressure of less than 4 bars at the outlet of the first injector 201.
  • the combustible fluid then has a second low pressure of less than 4 bars at the outlet of the second injector 201.
  • the combustible fluid then passes through the first and second groups 10, 20 respectively and then takes the first and second secondary evacuation lines 120, 220, up to the main evacuation conduit 400.
  • the fuel-depleted fluid can be accumulated in the downstream part 4 of the fluid circuit if the purge valve 40 is closed, or evacuated towards the exhaust 41 if the purge valve 40 is open.
  • the use of two injectors 101, 201 in place of conventional switching valves upstream of the inlets 11, 21 of each group 10, 20 advantageously makes it possible to apply different pressure instructions and/or which vary over time to the groups. 10, 20, during the different phases of operation of the battery 1. It is thus possible to apply different pressure instructions for the first injector 101 and for the second injector 201. It is also possible to gradually reduce the pressure at the end of the first operating phase (respectively at the end of the second operating phase). This makes it possible to increase the pressure difference in the fluid circuit and within groups 10, 20 between the end of the first operating phase and the start of the second operating phase following it. The fluid flow is thus increased. This makes it possible to improve the movement of the liquid phase in groups 10, 20 of cells.
  • the use of two injectors 101, 201 therefore advantageously provides more responsiveness and operating flexibility for the operation of the battery 1.
  • the operation of the injectors is also advantageously independent of the flow rate of fluid, which presents strong variations in a fuel cell. combustible. These flow variations can generate inaccuracies in the behavior of the regulator 31, which can be corrected by the injectors 101, 201 by controlling them.
  • the injectors therefore make it possible to simplify the pressure control of the battery. This is all the more true when the regulator 31 does not have regulation by a downstream sensor 33, an element of economy and simplicity for the system.
  • the main evacuation conduit 400 common to the two groups 10, 20 can be included in the stack of groups 10, 20 of cells, as described in document FR2975227. It then plays the role of phase separator and allows liquid water to be collected.
  • a dedicated body can be added to improve the effectiveness of this separation, for example a porous material, one or more baffles, etc.
  • Figure 3 illustrates a second embodiment of a fuel cell with ping-pong architecture according to the invention. Only the different characteristics of this second embodiment compared to the first embodiment are described below. After. The other characteristics are deemed identical to those of the first embodiment.
  • the first and second injectors 101, 201 are no longer each associated with an independent pressure sensor.
  • a single pressure sensor 401 mounted on the downstream part 4 of the fluid circuit at the outlet of the first and second groups 10, 20, is used for regulating the first and second injectors 101, 201. This makes it possible to limit the number of pressure sensors. pressure and therefore reduce costs and improve the compactness of the stack 1. Control of the first and second injectors 101, 201 is also simplified. In this position of the sensor 401, the pressure measurement is preferably carried out halfway between the outlet of group 10 and the outlet of group 20. If the two groups 10, 20 are identical, this makes it possible to measure the same value of pressure independently of the group supplied.
  • the sensor 401 may be advantageous to introduce a pressure loss model in the two groups 10, 20 of cells, for the control of the injectors 101, 201. This improves the regulation of the injectors 101, 201.
  • This pressure drop model can be established from a precise characterization of the fluidic behavior of the groups 10, 20 of cells.
  • One or more injection controllers configured to control the injectors 101, 201, can typically take into account this pressure loss model for the control and control of the injectors 101, 201.
  • Figure 4 illustrates a third embodiment of a fuel cell with ping-pong architecture according to the invention. Only the different characteristics of the third embodiment with respect to the first embodiment or the second embodiment are described below. The other characteristics are deemed identical to those of the first embodiment or the second embodiment.
  • the first secondary supply line 100 is divided into two branches 100a, 100c respectively carrying injectors 101, 103 each supplying the inlet 11 of the first group 10.
  • the second secondary supply line 200 is also divided into two branches 200a, 200c respectively carrying injectors 201, 203 each supplying the inlet 21 of the second group 20.
  • the injectors 101, 103, 201, 203 can all be identical, identical in pairs, or all different depending on the needs.
  • This third embodiment is illustrated here with a sensor 401 downstream of groups 10, 20, configured to regulate all of the injectors 101, 103, 201, 203, as for the second embodiment.
  • a second sensor 403 is provided here for a safety issue: in the event of failure of sensor 401, sensor 403 replaces sensor 401.
  • the purge valve is replaced by two valves 42, 43 mounted in parallel. This allows both redundancy and the possibility of modulating the purge flow depending on whether the opening of a single or both valves 42, 43 is controlled simultaneously.
  • the valves 42, 43 may be identical or different.
  • the number of injectors per secondary supply line, the number of pressure sensors and the position of these pressure sensors on the fluid circuit may vary.
  • a person skilled in the art will easily be able to adapt the number of injectors and sensors and their positions to form a fluidic circuit configuration corresponding to their needs.
  • the capacity of one or more injectors to ensure the expansion of a relatively high upstream pressure towards a low downstream pressure is dependent on the choice of the dimensioning of the injector and the energy that one is ready to exert. provide it in order to ensure its relaxation cycles, and can be adapted by a person skilled in the art to the specificity of its installation.
  • the notion of medium pressure described for the invention could thus be greater than 50 bars, using suitable injectors.

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Abstract

The invention relates to a fuel-cell system (1) having a "ping-pong" architecture, in which two groups (10, 20) of electrochemical cells are alternately supplied by a fluidic circuit (3, 4) comprising at least one expansion member and two switching members on the supply lines of the groups (100a, 200a). Advantageously, the switching members are formed by injectors (101, 201) configured to expand the supply fluid delivered by a main duct (300a). The injectors (101, 201) both allow the fluid to be expanded, and passage of the fluid to the inlets (11, 21) of the groups (10, 20) to be permitted or blocked.

Description

« Pile à combustible » " Fuel cell "

DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

La présente invention concerne le domaine des piles à combustibles, en particulier les piles à combustible à membrane échangeuse de protons (ou PEMFC pour Proton Exchange Membrane Fuel Cell). Elle peut être mise en œuvre pour conditionner ou activer une PEFMC, et optimiser les performances de celle-ci. The present invention relates to the field of fuel cells, in particular proton exchange membrane fuel cells (or PEMFC for Proton Exchange Membrane Fuel Cell). It can be implemented to condition or activate a PEFMC, and optimize its performance.

ETAT DE LA TECHNIQUE STATE OF THE ART

Une pile à combustible est formée d'un empilement de cellules électrochimiques « unitaires », comportant chacune une anode et une cathode séparées électriquement l'une de l'autre par un électrolyte. Dans le cas d'une pile à hydrogène, le combustible (l'hydrogène) est apporté au contact de l'anode, et le comburant (l'oxygène) est amené au contact de la cathode. Des réactions d’oxydation et de réduction ont respectivement lieu au niveau de l’anode et de la cathode, ce qui produit de l’électricité, de l’eau et de la chaleur. L’électrolyte peut se présenter sous forme d’une membrane laissant passer les protons issus de la réaction d’oxydation de l’hydrogène. C’est le cas des piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC). A fuel cell is formed from a stack of “unit” electrochemical cells, each comprising an anode and a cathode electrically separated from each other by an electrolyte. In the case of a hydrogen fuel cell, the fuel (hydrogen) is brought into contact with the anode, and the oxidant (oxygen) is brought into contact with the cathode. Oxidation and reduction reactions take place at the anode and cathode, respectively, which produce electricity, water and heat. The electrolyte can be in the form of a membrane allowing the protons resulting from the hydrogen oxidation reaction to pass through. This is the case for proton exchange membrane fuel cells (PEMFC).

L'empilement de cellules n'est que le lieu de la réaction : les réactifs doivent y être apportés, les produits et les espèces non réactives doivent en être évacuées, tout comme la chaleur produite. Des circuits fluidiques généralement séparés permettent d’alimenter l’empilement de cellules respectivement en combustible et en comburant, et d’évacuer les produits issus de l’empilement. The stack of cells is only the place of the reaction: the reagents must be there brought in, the products and non-reactive species must be evacuated, just like the heat produced. Generally separate fluid circuits make it possible to supply the stack of cells with fuel and oxidizer respectively, and to evacuate the products resulting from the stack.

Lorsque le combustible est de l’hydrogène, ce dernier peut être issu d’un réservoir sous pression. Le circuit fluidique destiné à amener l’hydrogène à l’anode comprend alors un ou plusieurs étages de détente permettant de diminuer la pression d’hydrogène en entrée de l’empilement de cellules. When the fuel is hydrogen, the latter can come from a pressure tank. The fluidic circuit intended to bring the hydrogen to the anode then comprises one or more expansion stages making it possible to reduce the hydrogen pressure at the inlet of the stack of cells.

Le circuit fluidique peut être plus complexe dans le cas d’architectures de pile particulières. Dans l’architecture dite « ping-pong » divulguée par le document brevet FR2975227, la pile est divisée en plusieurs groupes de cellules en liaison fluidique les uns avec les autres par leurs sorties respectives. The fluidic circuit may be more complex in the case of particular battery architectures. In the so-called “ping-pong” architecture disclosed by patent document FR2975227, the stack is divided into several groups of cells in fluid connection with each other via their respective outputs.

Dans cette architecture connue illustrée à la figure 1 , l’alimentation en entrée 11 , 21 des différents groupes 10, 20 se fait alternativement lors de certaines phases de fonctionnement de la pile. Un premier groupe 10 est alimenté en entrée 11 par le fluide combustible (hydrogène) tandis que l’alimentation d’un deuxième groupe 20 est coupée en entrée 21. Le fluide combustible traverse le premier groupe, qui fonctionne alors de façon nominale, et sort humidifié et légèrement appauvri en sortie 12 du premier groupe 10. Ce fluide alimente ensuite le deuxième groupe 20 par la sortie 22 du deuxième groupe 20. Cette alimentation en direct du premier groupe et en sens inverse du deuxième groupe permet de dissiper des poches de fluide fortement appauvri formées au sein des cellules du premier groupe. Cela évite que des cellules du premier groupe fonctionnent de façon prolongée en présence d’un fluide stagnant fortement appauvri. Le deuxième groupe 20 est ensuite alimenté en entrée 21 par le fluide combustible tandis que l’alimentation du premier groupe 10 est coupée en entrée 11. Le fluide combustible traverse le deuxième groupe, qui fonctionne alors de façon nominale, et sort humidifié et légèrement appauvri en sortie 22 du deuxième groupe 20. Ce fluide alimente ensuite le premier groupe 10 par la sortie 12 du premier groupe 10. Cette alimentation en direct du deuxième groupe et en sens inverse du premier groupe permet également de dissiper des poches de fluide fortement appauvri formées au sein des cellules du deuxième groupe lors du cycle précédent. Cela évite que des cellules du deuxième groupe fonctionnent de façon prolongée en présence d’un fluide stagnant fortement appauvri. In this known architecture illustrated in Figure 1, the input supply 11, 21 of the different groups 10, 20 is done alternately during certain phases of operation of the battery. A first group 10 is supplied at inlet 11 by the combustible fluid (hydrogen) while the supply of a second group 20 is cut off at inlet 21. The combustible fluid passes through the first group, which then operates nominally, and exits humidified and slightly depleted at outlet 12 of the first group 10. This fluid then supplies the second group 20 via outlet 22 of the second group 20. This direct supply to the first group and in the opposite direction to the second group makes it possible to dissipate pockets of fluid strongly depleted formed within the cells of the first group. This prevents cells from the first group from functioning for a prolonged period in the presence of a highly depleted stagnant fluid. The second group 20 is then supplied at inlet 21 with the combustible fluid while the supply to the first group 10 is cut off at inlet 11. The combustible fluid passes through the second group, which then operates nominally, and leaves humidified and slightly depleted. at outlet 22 of the second group 20. This fluid then supplies the first group 10 via the outlet 12 of the first group 10. This direct supply to the second group and in the opposite direction to the first group also makes it possible to dissipate pockets of highly depleted fluid formed within the cells of the second group during the previous cycle. This prevents cells from the second group from functioning for a prolonged period in the presence of a highly depleted stagnant fluid.

Le principe de cette architecture ping-pong consiste à alimenter alternativement les différents groupes de cellules de façon à alterner des phases de fonctionnement nominal avec des phases d’alimentation en sens inverse. Le circuit fluidique 3, 4 d’une telle architecture comprend ainsi une ligne d’alimentation 100, 200 distincte pour chaque groupe 10, 20 et une vanne de commutation 101v, 201v par ligne d’alimentation 100, 200. Le circuit fluidique d’une telle pile à combustible est relativement imposant. Cela augmente l’encombrement total de la pile. The principle of this ping-pong architecture consists of alternately supplying the different groups of cells so as to alternate phases of nominal operation with supply phases in the opposite direction. The fluidic circuit 3, 4 of such an architecture thus comprises a separate supply line 100, 200 for each group 10, 20 and a switching valve 101v, 201v per supply line 100, 200. The fluidic circuit of such a fuel cell is relatively imposing. This increases the overall stack footprint.

Un objet de la présente invention est donc de proposer une pile à combustible présentant un encombrement réduit, notamment au niveau du circuit fluidique. An object of the present invention is therefore to propose a fuel cell having reduced bulk, particularly in terms of the fluidic circuit.

Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. Il est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés. The other objects, characteristics and advantages of the present invention will appear on examination of the following description and the accompanying drawings. It is understood that other benefits may be incorporated.

RESUME DE L’INVENTION SUMMARY OF THE INVENTION

Pour atteindre cet objectif, selon un mode de réalisation on prévoit une pile à combustible comprenant : To achieve this objective, according to one embodiment, a fuel cell is provided comprising:

• un premier groupe de cellules électrochimiques présentant une première entrée et une première sortie, • a first group of electrochemical cells having a first input and a first output,

• un deuxième groupe de cellules électrochimiques présentant une deuxième entrée et une deuxième sortie, • a second group of electrochemical cells having a second input and a second output,

• un circuit fluidique destiné à alimenter par un fluide lesdits premier et deuxième groupes, et à évacuer ledit fluide desdits premier et deuxième groupes.• a fluid circuit intended to supply said first and second groups with a fluid, and to evacuate said fluid from said first and second groups.

Le circuit fluidique comprend une partie dite amont comprenant : The fluidic circuit comprises a so-called upstream part comprising:

• un conduit d’alimentation principal configuré pour conduire le fluide à une pression dite moyenne, et relié à des lignes d’alimentation secondaires,• a main supply conduit configured to conduct the fluid at a so-called average pressure, and connected to secondary supply lines,

• une première ligne d’alimentation secondaire reliée au conduit d’alimentation principal et reliée à la première entrée du premier groupe, • a first secondary supply line connected to the main supply conduit and connected to the first input of the first group,

• une deuxième ligne d’alimentation secondaire reliée au conduit d’alimentation principal et reliée à la deuxième entrée du deuxième groupe. • a second secondary supply line connected to the main supply conduit and connected to the second input of the second group.

Le circuit fluidique comprend une partie dite avale comprenant : The fluidic circuit comprises a so-called downstream part comprising:

• un conduit d’évacuation principal relié à des lignes d’évacuation secondaires, et configuré pour être relié à un échappement, • a main evacuation conduit connected to secondary evacuation lines, and configured to be connected to an exhaust,

• une première ligne d’évacuation secondaire reliée à la première sortie du premier groupe, au conduit d’évacuation principal, et à la deuxième sortie du deuxième groupe de manière à permettre une alimentation en fluide du deuxième groupe via la deuxième sortie, par le fluide ayant traversé le premier groupe, • a first secondary evacuation line connected to the first outlet of the first group, to the main evacuation conduit, and to the second outlet of the second group so as to allow a supply of fluid to the second group via the second outlet, by the fluid having passed through the first group,

• une deuxième ligne d’évacuation secondaire reliée à la deuxième sortie du deuxième groupe, au conduit d’évacuation principal, et à la première sortie du premier groupe, de manière à permettre une alimentation en fluide du premier groupe via la première sortie, par le fluide ayant traversé le deuxième groupe.• a second secondary evacuation line connected to the second outlet of the second group, to the main evacuation duct, and to the first outlet of the first group, so as to allow a supply of fluid to the first group via the first outlet, by the fluid having passed through the second group.

La pile comprend en outre : The stack further includes:

• au moins un organe de détente situé dans la partie amont du circuit fluidique, configuré pour diminuer la pression du fluide issu du réservoir, depuis la moyenne pression vers une basse pression, • at least one expansion device located in the upstream part of the fluid circuit, configured to reduce the pressure of the fluid coming from the reservoir, from medium pressure to low pressure,

• un premier organe de commutation sur la première ligne d’alimentation secondaire, configuré pour autoriser ou bloquer un écoulement du fluide vers la première entrée, • a first switching member on the first secondary supply line, configured to authorize or block a flow of fluid towards the first inlet,

• un deuxième organe de commutation sur la deuxième ligne d’alimentation secondaire, configuré pour autoriser ou bloquer un écoulement du fluide vers la deuxième entrée, • a second switching member on the second secondary supply line, configured to authorize or block a flow of fluid towards the second inlet,

• de préférence un organe de purge sur le conduit d’évacuation principal, configuré pour autoriser ou bloquer un écoulement du fluide vers l’échappement. • preferably a purge member on the main evacuation conduit, configured to allow or block fluid flow towards the exhaust.

Avantageusement, l’au moins un organe de détente comprend un premier organe de détente sur le conduit d’alimentation principal, configuré pour diminuer la pression du fluide issu du réservoir, depuis la haute pression vers une moyenne pression. Advantageously, the at least one expansion member comprises a first expansion member on the main supply conduit, configured to reduce the pressure of the fluid coming from the reservoir, from high pressure to medium pressure.

Avantageusement, le premier organe de commutation est formé par un premier injecteur autorisant ou bloquant l’écoulement du fluide vers la première entrée, et configuré pour diminuer la pression du fluide issu du premier organe de détente, depuis la moyenne pression vers une première basse pression. Advantageously, the first switching member is formed by a first injector authorizing or blocking the flow of fluid towards the first inlet, and configured to reduce the pressure of the fluid coming from the first expansion member, from medium pressure to a first low pressure .

Avantageusement, le deuxième organe de commutation est formé par un deuxième injecteur autorisant ou bloquant l’écoulement du fluide vers la deuxième entrée, et configuré pour diminuer la pression du fluide issu du premier organe de détente, depuis la moyenne pression vers une deuxième basse pression. Advantageously, the second switching member is formed by a second injector authorizing or blocking the flow of fluid towards the second inlet, and configured to reduce the pressure of the fluid coming from the first expansion member, from medium pressure to a second low pressure .

Ainsi, l’au moins un organe de détente est formé par les premier et deuxième injecteurs.Thus, the at least one expansion member is formed by the first and second injectors.

Ainsi, les premier et deuxième injecteurs assurent à la fois un rôle de détente du fluide, depuis la moyenne pression vers respectivement les première et deuxième basses pressions, et à la fois un rôle de commutation pour autoriser ou bloquer l’écoulement du fluide vers respectivement les première et deuxième entrées des premier et deuxième groupes. Thus, the first and second injectors provide both a role of expanding the fluid, from medium pressure to respectively the first and second low pressures, and both a switching role to authorize or block the flow of the fluid towards respectively the first and second entries of the first and second groups.

Dans une architecture ping-pong classique telle qu’illustrée en figure 1 , la détente du fluide se fait en pratique au moyen de deux détendeurs 31, 32 montés sur le conduit d’alimentation principal 300 assurant successivement une première détente depuis la haute pression vers la moyenne pression, puis une deuxième détente de la moyenne pression vers la basse pression. Pour conserver un débit volumique de fluide constant, la section 300a du conduit d’alimentation principal augmente à la sortie du premier détendeur 31 (haute pression - moyenne pression), et augmente encore à la sortie du deuxième détendeur 32 (moyenne pression - haute pression). Cette section 300b augmentée est ensuite constante le long des lignes d’alimentation secondaires 100, 200 pourvues des vannes de commutation 101v, 201v. In a classic ping-pong architecture as illustrated in Figure 1, the expansion of the fluid is done in practice by means of two regulators 31, 32 mounted on the main supply conduit 300 successively ensuring a first expansion from the high pressure to medium pressure, then a second expansion from medium pressure to low pressure. To maintain a constant fluid volume flow, the section 300a of the main supply conduit increases at the outlet of the first regulator 31 (high pressure - medium pressure), and increases further at the outlet of the second regulator 32 (medium pressure - high pressure). ). This increased section 300b is then constant along the secondary supply lines 100, 200 provided with switching valves 101v, 201v.

Dans le cadre du développement de la présente invention, il a été identifié que l’encombrement du circuit fluidique de l’architecture ping-pong classique était lié : As part of the development of the present invention, it was identified that the size of the fluidic circuit of the classic ping-pong architecture was linked:

• Au nombre d’organes de détente 31 , 32 et de commutation 101v, 102v, • The number of expansion members 31, 32 and switching members 101v, 102v,

• A la taille du deuxième détendeur 32 nécessitant une très grande membrane pour passer de la moyenne pression à la basse pression, • At the size of the second regulator 32 requiring a very large membrane to go from medium pressure to low pressure,

• A la grande section 300b des parties du circuit fluidique 3 où circule le fluide à basse pression. • At the large section 300b of the parts of the fluidic circuit 3 where the fluid circulates at low pressure.

En remplaçant le deuxième détendeur 32 par un injecteur, la compacité du circuit fluidique est déjà améliorée. Un injecteur présente en effet un fort coefficient de perte de charge, compatible avec une bonne compacité. By replacing the second regulator 32 with an injector, the compactness of the fluid circuit is already improved. An injector indeed has a high pressure loss coefficient, compatible with good compactness.

Dans le cadre de la présente invention cependant, il a été observé que l’injecteur pouvait également assurer une fonction de commutation, fonction qui est habituellement dévolue aux vannes on/off. De ce fait, au lieu de remplacer le deuxième détendeur par un injecteur comme aurait pu le faire l’homme du métier, il a été décidé de supprimer le deuxième détendeur et de remplacer les vannes de commutation sur chacune des lignes d’alimentation secondaires par des injecteurs. Ainsi, le nombre d’organes du circuit fluidique est diminué. On passe d’un ensemble de deux vannes de commutation et d’un détendeur moyenne pression - basse pression dans le cas de l’architecture ping-pong classique, à un ensemble de deux injecteurs dans le cas de l’architecture ping-pong selon l’invention. La compacité du circuit est donc encore améliorée. Cela simplifie en outre la conception du circuit fluidique et la gestion des différents organes. La consommation énergétique du circuit fluidique est également réduite, puisqu’il suffit d’alimenter électriquement un seul injecteur sur les deux, de façon alternée, pour alimenter en fluide combustible la pile à combustible présentant l’architecture ping-pong selon l’invention. Au contraire, dans le cas de l’architecture ping-pong classique, il est nécessaire d’alimenter électriquement en permanence deux organes pour la détente et la commutation, ces fonctions étant réalisées séparément. In the context of the present invention, however, it was observed that the injector could also provide a switching function, a function which is usually assigned to on/off valves. Therefore, instead of replacing the second regulator with an injector as a person skilled in the art could have done, it was decided to remove the second regulator and replace the switching valves on each of the secondary supply lines with injectors. Thus, the number of organs of the fluidic circuit is reduced. We go from a set of two switching valves and a medium pressure - low pressure regulator in the case of the classic ping-pong architecture, to a set of two injectors in the case of the ping-pong architecture according to the invention. The compactness of the circuit is therefore further improved. This also simplifies the design of the fluidic circuit and the management of the different components. The energy consumption of the fluidic circuit is also reduced, since it is enough to electrically power a single injector out of the two, alternately, to supply combustible fluid to the fuel cell having the ping-pong architecture according to the invention. On the contrary, in the case of the classic ping-pong architecture, it is necessary to permanently electrically power two organs for relaxation and switching, these functions being carried out separately.

L’utilisation d’injecteurs en lieu et place des vannes de commutation, et la suppression du deuxième détendeur, permet également de raccourcir la longueur totale de circuit présentant une grande section pour la circulation du fluide à basse pression. En effet, seules les parties de circuit fluidiques situées respectivement entre le premier injecteur et la première entrée, sur la première ligne d’alimentation secondaire, et entre le deuxième injecteur et la deuxième entrée, sur la deuxième ligne d’alimentation secondaire, requièrent effectivement une grande section compatible avec le débit de fluide combustible à basse pression. L’encombrement total du circuit fluidique est encore diminué. De par son encombrement réduit, l’injecteur peut de plus être partiellement ou totalement intégré en entrée de pile, ce qui peut éliminer totalement le besoin de canalisations basse pression. The use of injectors instead of switching valves, and the elimination of second regulator, also makes it possible to shorten the total length of the circuit having a large section for the circulation of the fluid at low pressure. Indeed, only the fluidic circuit parts located respectively between the first injector and the first inlet, on the first secondary supply line, and between the second injector and the second inlet, on the second secondary supply line, actually require a large section compatible with the flow of combustible fluid at low pressure. The total size of the fluidic circuit is further reduced. Due to its reduced size, the injector can also be partially or completely integrated into the cell inlet, which can completely eliminate the need for low pressure pipes.

Outre leur compacité améliorée, ces injecteurs présentent une grande fiabilité de fonctionnement, et une réactivité améliorée permettant un ajustement aisé de la pression de consigne. In addition to their improved compactness, these injectors have high operating reliability and improved responsiveness allowing easy adjustment of the set pressure.

Par conséquent et de façon avantageuse, la pile à combustible présentant une architecture ping-pong selon la présente invention permet notamment de gagner en compacité, de simplifier la ligne d’alimentation en fluide combustible (hydrogène), et de réduire la consommation énergétique dédiée à l’injection de fluide combustible. Consequently and advantageously, the fuel cell having a ping-pong architecture according to the present invention makes it possible in particular to gain in compactness, to simplify the fuel fluid supply line (hydrogen), and to reduce the energy consumption dedicated to injection of combustible fluid.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée d’un mode de réalisation de cette dernière qui est illustré par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels : The aims, objects, as well as the characteristics and advantages of the invention will emerge better from the detailed description of an embodiment of the latter which is illustrated by the following accompanying drawings in which:

La figure 1 représente une pile à combustible présentant une architecture ping-pong selon l’art antérieur. Figure 1 represents a fuel cell having a ping-pong architecture according to the prior art.

La figure 2A représente une pile à combustible présentant une architecture ping-pong selon une première phase de fonctionnement, selon un premier mode de réalisation de la présente invention. Figure 2A represents a fuel cell having a ping-pong architecture according to a first operating phase, according to a first embodiment of the present invention.

La figure 2B représente une pile à combustible présentant une architecture ping-pong selon une deuxième phase de fonctionnement, selon un premier mode de réalisation de la présente invention. Figure 2B represents a fuel cell having a ping-pong architecture according to a second operating phase, according to a first embodiment of the present invention.

La figure 2C représente une pile à combustible présentant une architecture ping-pong selon une troisième phase de fonctionnement, selon un premier mode de réalisation de la présente invention. Figure 2C represents a fuel cell having a ping-pong architecture according to a third operating phase, according to a first embodiment of the present invention.

La figure 3 représente une pile à combustible présentant une architecture ping-pong selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention. Figure 3 represents a fuel cell having a ping-pong architecture according to a second embodiment of the present invention.

La figure 4 représente une pile à combustible présentant une architecture ping-pong selon un troisième mode de réalisation de la présente invention. Figure 4 represents a fuel cell having a ping-pong architecture according to a third embodiment of the present invention.

Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier les différents organes et les différentes parties du circuit fluidique sont illustrés par des schémas qui ne sont pas représentatifs de la réalité. The drawings are given as examples and are not limiting to the invention. They constitute schematic representations of principle intended to facilitate the understanding of the invention and are not necessarily on the scale of practical applications. In particular, the different organs and the different parts of the fluidic circuit are illustrated by diagrams which are not representative of reality.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L’INVENTION DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Avant d’entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l’invention, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement : Before beginning a detailed review of embodiments of the invention, the following are set out as optional characteristics which may possibly be used in combination or alternatively:

Selon un exemple, le système de pile à combustible comprend : According to one example, the fuel cell system comprises:

• un premier groupe de cellules électrochimiques présentant une première entrée et une première sortie, • a first group of electrochemical cells having a first input and a first output,

• un deuxième groupe de cellules électrochimiques présentant une deuxième entrée et une deuxième sortie, • a second group of electrochemical cells having a second input and a second output,

• un circuit fluidique destiné à alimenter par un fluide lesdits premier et deuxième groupes, et à évacuer ledit fluide desdits premier et deuxième groupes, et• a fluid circuit intended to supply said first and second groups with a fluid, and to evacuate said fluid from said first and second groups, and

Le circuit fluidique comprend une partie dite amont comprenant : The fluidic circuit comprises a so-called upstream part comprising:

• un conduit d’alimentation principal configuré pour être relié à un réservoir stockant le fluide à une pression P1, dite haute pression, et relié à des lignes d’alimentation secondaires, • a main supply conduit configured to be connected to a tank storing the fluid at a pressure P1, called high pressure, and connected to secondary supply lines,

• une première ligne d’alimentation secondaire reliée au conduit d’alimentation principal et reliée à la première entrée du premier groupe, • a first secondary supply line connected to the main supply conduit and connected to the first input of the first group,

• une deuxième ligne d’alimentation secondaire reliée au conduit d’alimentation principal et reliée à la deuxième entrée du deuxième groupe, et • a second secondary supply line connected to the main supply conduit and connected to the second input of the second group, and

Le circuit fluidique comprend une partie dite avale comprenant : The fluidic circuit comprises a so-called downstream part comprising:

• un conduit d’évacuation principal relié à des lignes d’évacuation secondaires, et configuré pour être relié à un échappement, • a main evacuation conduit connected to secondary evacuation lines, and configured to be connected to an exhaust,

• une première ligne d’évacuation secondaire reliée à la première sortie du premier groupe, au conduit d’évacuation principal, et à la deuxième sortie du deuxième groupe de manière à permettre une alimentation en fluide du deuxième groupe via la deuxième sortie, par le fluide ayant traversé le premier groupe, • a first secondary evacuation line connected to the first outlet of the first group, to the main evacuation conduit, and to the second outlet of the second group so as to allow a supply of fluid to the second group via the second outlet, by the fluid having passed through the first group,

• une deuxième ligne d’évacuation secondaire reliée à la deuxième sortie du deuxième groupe, au conduit d’évacuation principal, et à la première sortie du premier groupe, de manière à permettre une alimentation en fluide du premier groupe via la première sortie, par le fluide ayant traversé le deuxième groupe, et • a second secondary evacuation line connected to the second outlet of the second group, to the main evacuation duct, and to the first outlet of the first group, so as to allow a supply of fluid to the first group via the first outlet, by the fluid having passed through the second group, and

La pile comprend en outre : The stack further includes:

• au moins un organe de détente situé dans la partie amont du circuit fluidique, configuré pour diminuer la pression du fluide issu du réservoir, depuis la haute pression vers une basse pression, • at least one expansion member located in the upstream part of the fluid circuit, configured to reduce the pressure of the fluid coming from the reservoir, from high pressure to low pressure,

• un premier organe de commutation sur la première ligne d’alimentation secondaire, configuré pour autoriser ou bloquer un écoulement du fluide vers la première entrée, • a first switching member on the first secondary supply line, configured to authorize or block a flow of fluid towards the first inlet,

• un deuxième organe de commutation sur la deuxième ligne d’alimentation secondaire, configuré pour autoriser ou bloquer un écoulement du fluide vers la deuxième entrée, • a second switching member on the second secondary supply line, configured to authorize or block a flow of fluid towards the second inlet,

• de préférence un organe de purge sur le conduit d’évacuation principal, configuré pour autoriser ou bloquer un écoulement du fluide vers l’échappement. • preferably a purge member on the main evacuation conduit, configured to allow or block fluid flow towards the exhaust.

Selon un exemple, l’au moins un organe de détente comprend un premier organe de détente sur le conduit d’alimentation principal, configuré pour diminuer la pression du fluide issu du réservoir, depuis la haute pression vers une moyenne pression. According to one example, the at least one expansion member comprises a first expansion member on the main supply conduit, configured to reduce the pressure of the fluid coming from the reservoir, from high pressure to medium pressure.

Selon un exemple, le premier organe de commutation est formé par un premier injecteur configuré pour diminuer la pression du fluide issu du premier organe de détente, depuis la moyenne pression vers une première basse pression. According to one example, the first switching member is formed by a first injector configured to reduce the pressure of the fluid coming from the first expansion member, from medium pressure to a first low pressure.

Selon un exemple, le deuxième organe de commutation est formé par un deuxième injecteur configuré pour diminuer la pression du fluide issu du premier organe de détente, depuis la moyenne pression vers une deuxième basse pression. According to one example, the second switching member is formed by a second injector configured to reduce the pressure of the fluid coming from the first expansion member, from medium pressure to a second low pressure.

Selon un exemple, les premier et deuxième injecteurs sont régulés en pression respectivement par des premier et deuxième capteurs situés respectivement sur les première et deuxième lignes d’alimentation secondaire. Chacun des injecteurs est ainsi relié à son propre capteur. Cela permet une régulation indépendante des injecteurs. According to one example, the first and second injectors are pressure regulated respectively by first and second sensors located respectively on the first and second secondary supply lines. Each of the injectors is thus connected to its own sensor. This allows independent regulation of the injectors.

Selon un exemple, les premier et deuxième injecteurs sont régulés en pression par un capteur situé dans la partie avale du circuit fluidique, par exemple sur le conduit d’évacuation principal, typiquement entre les première et deuxième sorties et l’organe de purge. La régulation des injecteurs se fait ainsi via une mesure en aval de la pile. Cette mesure est plus représentative des pressions réelles au sein des groupes de la pile. La mesure est ainsi plus fiable et le pilotage en pression peut être plus précis. Par ailleurs un seul capteur permet ici de réguler l’injection dans les deux groupes. Cela minimise le nombre d’organes présents sur le circuit fluidique. La compacité de la pile est améliorée.According to one example, the first and second injectors are pressure regulated by a sensor located in the downstream part of the fluid circuit, for example on the main evacuation conduit, typically between the first and second outlets and the purge member. The regulation of the injectors is thus done via a measurement downstream of the battery. This measurement is more representative of the actual pressures within the stack groups. The measurement is thus more reliable and the pressure control can be more precise. Furthermore a A single sensor here makes it possible to regulate the injection in the two groups. This minimizes the number of organs present on the fluidic circuit. The compactness of the stack is improved.

Selon un exemple, le capteur est positionné de sorte que, pour des conditions d’alimentation constantes données du premier groupe ou du deuxième groupe, le capteur mesure une même pression constante. According to one example, the sensor is positioned so that, for given constant supply conditions of the first group or the second group, the sensor measures the same constant pressure.

Selon un exemple, le capteur est positionné à égale distance des première et deuxième sorties des premier et deuxième groupes. According to one example, the sensor is positioned equidistant from the first and second outputs of the first and second groups.

Selon un exemple, la pile comprend en outre un contrôleur configuré pour commander les premier et deuxième injecteurs en fonction d’une mesure de pression du capteur et optionnellement d’un modèle de perte de charge établi pour les premier et deuxième groupes de cellules électrochimiques. Cela améliore la régulation des premier et deuxième injecteurs. Un tel modèle peut tenir compte de paramètres complémentaires aux pertes de charge, comme par exemple la température de la pile ou la densité de courant. According to one example, the battery further comprises a controller configured to control the first and second injectors based on a pressure measurement from the sensor and optionally on a pressure loss model established for the first and second groups of electrochemical cells. This improves the regulation of the first and second injectors. Such a model can take into account parameters complementary to the charge losses, such as for example the temperature of the battery or the current density.

Selon un exemple, le circuit fluidique comprend en outre dans la partie amont : According to one example, the fluidic circuit further comprises in the upstream part:

• Une troisième ligne d’alimentation secondaire en parallèle de la première ligne d’alimentation secondaire, reliée au conduit d’alimentation principal et reliée à la première entrée du premier groupe, • A third secondary power line in parallel with the first secondary power line, connected to the main power supply conduit and connected to the first input of the first group,

• une quatrième ligne d’alimentation secondaire en parallèle de la deuxième ligne d’alimentation secondaire, reliée au conduit d’alimentation principal et reliée à la deuxième entrée du deuxième groupe. • a fourth secondary power line in parallel with the second secondary power line, connected to the main power supply conduit and connected to the second input of the second group.

Selon un exemple, la pile comprend en outre : According to one example, the stack further comprises:

• Un troisième injecteur sur la troisième ligne d’alimentation secondaire, autorisant ou bloquant l’écoulement du fluide vers la première entrée, et configuré pour diminuer la pression du fluide issu du conduit d’alimentation principal, depuis la moyenne pression vers une troisième basse pression,• A third injector on the third secondary supply line, authorizing or blocking the flow of fluid towards the first inlet, and configured to reduce the pressure of the fluid coming from the main supply conduit, from medium pressure to a third low pressure,

• Un quatrième injecteur sur la quatrième ligne d’alimentation secondaire, autorisant ou bloquant l’écoulement du fluide vers la deuxième entrée, et configuré pour diminuer la pression du fluide issu du conduit d’alimentation principal, depuis la moyenne pression vers une quatrième basse pression.• A fourth injector on the fourth secondary supply line, authorizing or blocking the flow of fluid towards the second inlet, and configured to reduce the pressure of the fluid coming from the main supply conduit, from medium pressure to a fourth low pressure.

Les première et deuxième lignes d’alimentation secondaires sont ainsi doublées ou secondées par les troisième et quatrième lignes d’alimentation secondaires, respectivement. Le terme « parallèle » ne signifie pas nécessairement que ces lignes d’alimentation secondaires présentent des structures parallèles entre elles. Le terme « parallèle » ne s’entend pas comme « structurellement parallèle ». Il signifie que le montage de ces lignes d’alimentation secondaires est effectué en parallèle. Il signifie également que ces lignes d’alimentation secondaires sont comparables entre elles. Une troisième ligne d’alimentation secondaire pourvue d’un troisième injecteur permet une redondance de matériel avec la première ligne d’alimentation secondaire pourvue du premier injecteur. Une quatrième ligne d’alimentation secondaire pourvue d’un quatrième injecteur permet une redondance de matériel avec la deuxième ligne d’alimentation secondaire pourvue du deuxième injecteur. Cela améliore la fiabilité de la pile. Cela permet également d’étendre la gamme de débits accessible pour les premier et deuxième groupes de cellules. Cela limite également les oscillations de pression en entrée des groupes de la pile. Les troisième et quatrième lignes d’alimentation secondaires ne sont pas nécessairement identiques aux première et deuxième lignes d’alimentation secondaires. Les troisième et quatrième injecteurs ne sont pas nécessairement identiques aux premier et deuxième injecteurs. Des injecteurs dimensionnés différemment l’un de l’autre, par exemple un gros injecteur et un petit injecteur en parallèle, permettent typiquement de balayer la gamme de débit avec moins d’oscillations de pression. Deux injecteurs identiques en parallèle permettent typiquement de doubler la gamme de débit.The first and second secondary supply lines are thus doubled or supported by the third and fourth secondary supply lines, respectively. The term "parallel" does not necessarily mean that these secondary power lines have parallel structures to each other. The term “parallel” does not mean “structurally parallel”. It means that the mounting of these secondary power lines is carried out in parallel. It also means that these secondary power lines are comparable to each other. A third secondary power line provided with a third injector allows hardware redundancy with the first secondary power line provided with the first injector. A fourth secondary power line provided with a fourth injector allows hardware redundancy with the second secondary power line provided with the second injector. This improves battery reliability. This also makes it possible to extend the range of flow rates accessible for the first and second groups of cells. This also limits pressure oscillations at the inlet of the stack groups. The third and fourth secondary power lines are not necessarily identical to the first and second secondary power lines. The third and fourth injectors are not necessarily identical to the first and second injectors. Injectors sized differently from each other, for example a large injector and a small injector in parallel, typically allow the flow range to be swept with fewer pressure oscillations. Two identical injectors in parallel typically make it possible to double the flow range.

Selon un exemple, les premier, deuxième, troisième et quatrième injecteurs sont régulés en pression par un capteur situé sur la partie avale du circuit fluidique, par exemple sur le conduit d’évacuation principal, typiquement entre les première et deuxième sorties et l’organe de purge. Cela minimise le nombre d’organes présents sur le circuit fluidique. La compacité de la pile est améliorée. According to one example, the first, second, third and fourth injectors are pressure regulated by a sensor located on the downstream part of the fluidic circuit, for example on the main evacuation conduit, typically between the first and second outlets and the organ purge. This minimizes the number of organs present on the fluidic circuit. The compactness of the stack is improved.

Selon un exemple, la pile comprend en outre un capteur supplémentaire destiné à suppléer le capteur situé sur la partie avale du circuit fluidique. Le capteur supplémentaire forme une redondance avec le capteur situé sur la partie avale du circuit fluidique. Cela améliore la fiabilité de la pile. According to one example, the battery further comprises an additional sensor intended to replace the sensor located on the downstream part of the fluidic circuit. The additional sensor forms a redundancy with the sensor located on the downstream part of the fluidic circuit. This improves battery reliability.

Selon un exemple, le conduit d’alimentation principal est relié à un premier organe de détente configuré pour diminuer la pression du fluide issu d’un réservoir stockant le fluide à une pression dite haute pression, depuis la haute pression vers la moyenne pression.According to one example, the main supply conduit is connected to a first expansion member configured to reduce the pressure of the fluid coming from a reservoir storing the fluid at a so-called high pressure, from high pressure to medium pressure.

Selon un exemple, le premier organe de détente est formé par un injecteur différent des premier et deuxième injecteurs. Cela améliore la compacité du circuit fluidique. Un injecteur est plus compact qu’un détendeur. According to one example, the first expansion member is formed by an injector different from the first and second injectors. This improves the compactness of the fluidic circuit. An injector is more compact than a regulator.

Selon un exemple, le premier organe de détente est un simple détendeur. According to one example, the first expansion member is a simple regulator.

Selon un exemple, les lignes d’alimentation secondaires comprennent seulement un ou plusieurs injecteurs avec éventuellement leurs capteurs associés, sans vannes de commutation. Selon un exemple, les lignes d’alimentation secondaires sont directement reliées au conduit d’alimentation principal et aux entrées des groupes considérés. According to one example, the secondary supply lines include only one or more injectors with possibly their associated sensors, without switching valves. According to one example, the secondary power lines are directly connected to the main supply conduit and to the inputs of the groups considered.

Sauf incompatibilité, des caractéristiques techniques décrites en détail pour un mode de réalisation donné peuvent être combinées aux caractéristiques techniques décrites dans le contexte d’autres modes de réalisation décrits à titre exemplaire et non limitatif. En particulier, des éléments décrits ou illustrés pour certains modes de réalisation de la pile peuvent être combinés de manière à former un autre mode de réalisation qui n’est pas nécessairement illustré ou décrit. Un tel mode de réalisation n’est évidemment pas exclu de l’invention. Une pile à combustible selon la présente invention comprend au moins deux groupes de cellules électrochimiques. L’homme du métier n’aura aucune difficulté à mettre en œuvre un mode de réalisation comprenant plus de deux groupes de cellules électrochimiques. Unless incompatibility, technical characteristics described in detail for a given embodiment may be combined with technical characteristics described in the context of other embodiments described by way of example and not limitation. In particular, elements described or illustrated for certain embodiments of the battery may be combined so as to form another embodiment which is not necessarily illustrated or described. Such an embodiment is obviously not excluded from the invention. A fuel cell according to the present invention comprises at least two groups of electrochemical cells. Those skilled in the art will have no difficulty in implementing an embodiment comprising more than two groups of electrochemical cells.

Dans le cadre de la présente invention, on entend par « système de pile à combustible à architecture ping-pong » un système comprenant au moins deux groupes de cellules électrochimiques réparties dans un ou plusieurs empilements. Chaque groupe est ainsi constitué d’une série de cellules électrochimiques interconnectées électriquement et fluidiquement. Les cellules se présentent typiquement sous forme d’un assemblage membrane-électrode couramment désigné AME. La pile comprend ici au moins cinq cellules empilées, et de préférence au moins dix. In the context of the present invention, the term “ping-pong architecture fuel cell system” means a system comprising at least two groups of electrochemical cells distributed in one or more stacks. Each group is thus made up of a series of electrochemical cells interconnected electrically and fluidically. Cells typically appear in the form of a membrane-electrode assembly commonly referred to as AME. The stack here comprises at least five stacked cells, and preferably at least ten.

Le système de pile à architecture ping-pong présente typiquement différentes phases de fonctionnement, en particulier, une première phase pendant laquelle un premier groupe est alimenté directement par un premier injecteur, le deuxième groupe étant alimenté uniquement par le gaz sortant du premier groupe, une deuxième phase pendant laquelle le deuxième groupe est alimenté directement par un deuxième injecteur, le premier groupe étant alimenté uniquement par le gaz sortant du deuxième groupe, une troisième phase de fonctionnement simultané des premier et deuxième groupes et/ou une phase de purge. Les première et deuxième phases sont effectuées en alternance. La troisième phase de fonctionnement et/ou la phase de purge succèdent aux première et deuxième phases. The ping-pong architecture battery system typically presents different operating phases, in particular, a first phase during which a first group is supplied directly by a first injector, the second group being supplied only by the gas leaving the first group, a second phase during which the second group is supplied directly by a second injector, the first group being supplied only by the gas leaving the second group, a third phase of simultaneous operation of the first and second groups and/or a purge phase. The first and second phases are carried out alternately. The third operating phase and/or the purge phase succeeds the first and second phases.

Les termes « haute pression », « moyenne pression » et « basse pression » sont parfaitement clairs pour l’homme du métier. Une haute pression est strictement supérieure à une moyenne pression. Une moyenne pression est strictement supérieure à une basse pression. Une haute pression est généralement supérieure à 50 bars, voire supérieure à 100 bars. Une haute pression peut atteindre jusqu’à 700 bars, voire plus en fonction des conditions. Une pression moyenne est généralement comprise entre 5 et 40 bars, typiquement entre 5 et 20 bars. Une basse pression est généralement inférieure à 4 bars. Dans le cadre de la présente invention, une entrée ou une sortie d’un groupe de la pile, présentent typiquement chacune un aspect structurel et un aspect fonctionnel. Ainsi structurellement, l’entrée et la sortie correspondent à des premier et deuxième orifices de passage pour le fluide combustible. Fonctionnellement, l’entrée et la sortie désignent respectivement l’admission et l’évacuation du fluide combustible. Dans la mesure où le sens de circulation du fluide au sein du groupe est inversé alternativement, l’entrée et la sortie peuvent être fonctionnellement interverties. Ainsi, le premier orifice de passage peut former l’entrée ou la sortie fonctionnellement, et inversement, le deuxième orifice de passage peut former la sortie ou l’entrée fonctionnellement. The terms “high pressure”, “medium pressure” and “low pressure” are perfectly clear to those skilled in the art. High pressure is strictly greater than medium pressure. Medium pressure is strictly higher than low pressure. High pressure is generally above 50 bars, or even above 100 bars. High pressure can reach up to 700 bars, or even more depending on conditions. An average pressure is generally between 5 and 40 bars, typically between 5 and 20 bars. Low pressure is generally less than 4 bars. In the context of the present invention, an input or an output of a group of the stack typically each have a structural aspect and a functional aspect. Thus structurally, the inlet and outlet correspond to first and second passage orifices for the combustible fluid. Functionally, inlet and outlet refer to the admission and discharge of the combustible fluid, respectively. To the extent that the direction of fluid circulation within the group is alternately reversed, the inlet and outlet can be functionally interchanged. Thus, the first passage orifice can form the inlet or the outlet functionally, and conversely, the second passage orifice can form the outlet or the inlet functionally.

Pour faciliter la compréhension vis-à-vis de la circulation du fluide dans les cellules de la pile, nous conservons uniquement les termes entrée/sortie et leurs références correspondantes sur les dessins d’accompagnement, respectivement X1 (X= 1...2) pour l’entrée et X2 (X= 1...2) pour la sortie, indépendamment de leur affectation fonctionnelle.To facilitate understanding of the circulation of fluid in the cells of the battery, we only retain the terms input/output and their corresponding references on the accompanying drawings, respectively X1 (X= 1...2 ) for the input and X2 (X= 1...2) for the output, independently of their functional assignment.

Dans le cadre de la présente invention, les sorties des groupes sont en communication fluidique entre elles, via les lignes d’évacuation secondaires propres à chacun des groupes. Chaque ligne d’évacuation secondaire s’étend entre la sortie du groupe considéré et un conduit d’évacuation principal commun. Chaque ligne d’évacuation secondaire peut emprunter des sections d’autres lignes, par exemple d’autres lignes d’évacuation secondaire. Ainsi, des sections d’une ligne d’évacuation secondaire donnée peuvent être communes avec des sections d’autres lignes d’évacuation secondaire. Des points de piquage ou des embranchements peuvent être physiquement présents le long de la ou des lignes d’évacuation secondaire. Des organes peuvent également être présents le long de ces lignes d’évacuation secondaire, par exemple des organes de régulation. L’ensemble des lignes d’évacuation secondaires peut former un collecteur de sortie de la pile relié au conduit d’évacuation principal de la pile. In the context of the present invention, the outlets of the groups are in fluid communication with each other, via the secondary evacuation lines specific to each of the groups. Each secondary evacuation line extends between the outlet of the group in question and a common main evacuation duct. Each secondary evacuation line can borrow sections of other lines, for example other secondary evacuation lines. Thus, sections of a given secondary evacuation line may be common with sections of other secondary evacuation lines. Branch points or branches may be physically present along the secondary evacuation line(s). Organs may also be present along these secondary evacuation lines, for example regulatory organs. All of the secondary evacuation lines can form a pile outlet collector connected to the main pile evacuation conduit.

Le fonctionnement de la pile selon l’invention est basé sur une succession de phases d’alimentation et/ou d’évacuation différentes entre elles. Sauf mention explicite, les termes « succession » ou « successif » n’implique pas nécessairement, même si cela est généralement préféré, que les phases se suivent immédiatement, des phases ou des étapes intermédiaires pouvant les séparer. The operation of the battery according to the invention is based on a succession of supply and/or evacuation phases that are different from each other. Unless explicitly stated, the terms “succession” or “successive” do not necessarily imply, even if this is generally preferred, that the phases follow each other immediately, with intermediate phases or stages being able to separate them.

Sur les figures annexées, un sens de circulation du fluide dans le circuit fluidique est indiqué par une flèche. Les traits pointillés illustrent des liaisons de données, typiquement entre les capteurs et les injecteurs, les vannes ou les détendeurs. Sur les figures annexées, par souci de clarté, le système de pile illustré comprend une seule pile comprenant deux groupes. Il est entendu que la description de cette pile s’étend au système de pile et à toutes les variantes en nombre de piles, de groupes etc. In the appended figures, a direction of circulation of the fluid in the fluid circuit is indicated by an arrow. The dotted lines illustrate data connections, typically between sensors and injectors, valves or regulators. In the appended figures, for the sake of clarity, the illustrated battery system comprises a single battery comprising two groups. It is understood that the description of this battery extends to pile system and all variations in number of piles, groups etc.

Dans les exemples qui suivent, la pile à combustible est décrite et illustrée pour une architecture ping-pong comprenant deux groupes de cellules sensiblement identiques. Il est néanmoins parfaitement envisageable de mettre en œuvre plus de deux groupes et/ou des groupes dimensionnés différemment, sans se départir du principe général de circuit fluidique explicité ci-après. Les groupes peuvent également être répartis dans différentes piles reliées fluidiquement entre elles. In the examples which follow, the fuel cell is described and illustrated for a ping-pong architecture comprising two groups of substantially identical cells. It is nevertheless perfectly possible to implement more than two groups and/or groups dimensioned differently, without departing from the general principle of fluidic circuit explained below. Groups can also be distributed into different stacks fluidly connected to each other.

L’idée originale mise en œuvre dans le cadre du développement de la présente invention consiste notamment à remplacer des organes assurant séparément la détente et la commutation le long du circuit fluidique, par un seul organe assurant à la fois la détente et la commutation, en particulier par un injecteur. Cela permet de gagner en compacité, en réactivité et en fiabilité. The original idea implemented in the context of the development of the present invention consists in particular of replacing members ensuring relaxation and switching separately along the fluidic circuit, with a single member ensuring both relaxation and switching, in particularly by an injector. This makes it possible to gain in compactness, responsiveness and reliability.

Il a notamment été observé qu’il n’était pas nécessaire d’utiliser des vannes de commutation pour assurer la fonction de commutation dans le circuit fluidique, contrairement à un préjugé technique. Cette fonction est avantageusement réalisée par un injecteur. In particular, it was observed that it was not necessary to use switching valves to ensure the switching function in the fluidic circuit, contrary to technical prejudice. This function is advantageously carried out by an injector.

Un injecteur d’hydrogène est typiquement une électrovanne à solénoïde dimensionnée pour obtenir des cycles d’ouverture-fermeture sur des temps très courts, de l’ordre du centième ou du dixième de seconde jusqu’à la seconde. Cet organe permet l’injection d’un flux pulsé d’hydrogène à débit variable et avec une réactivité améliorée, par exemple vis-à-vis d’une électrovanne proportionnelle régulée. Son fonctionnement nécessite l’application d’une différence de pression de quelques bars entre l’entrée et la sortie de l’injecteur, notamment de manière à obtenir une gamme de débit étendue. Les injecteurs sont significativement plus compacts que les détendeurs à membrane. La régulation de la pression par un injecteur se fait typiquement en adaptant le rapport des cycles d’ouverture-fermeture de l’injecteur en fonctionnement. A hydrogen injector is typically a solenoid valve sized to obtain opening-closing cycles over very short times, of the order of a hundredth or tenth of a second up to a second. This device allows the injection of a pulsed flow of hydrogen at a variable flow rate and with improved reactivity, for example with respect to a regulated proportional solenoid valve. Its operation requires the application of a pressure difference of a few bars between the inlet and outlet of the injector, in particular in order to obtain a wide flow range. Injectors are significantly more compact than diaphragm regulators. Pressure regulation by an injector is typically done by adapting the ratio of the opening-closing cycles of the injector in operation.

Dans le cadre de la présente invention, un injecteur présente au moins une fonction de régulation de pression, en particulier pour détendre une moyenne pression vers une basse pression, et au moins une fonction de hachage ou de commutation. Par opposition, une vanne de commutation présente une seule fonction de hachage ou de commutation.In the context of the present invention, an injector has at least one pressure regulation function, in particular to relieve medium pressure towards low pressure, and at least one chopping or switching function. In contrast, a switching valve has a single chopping or switching function.

Comme mentionnée plus haut, la figure 1 illustre une pile à combustible 1 présentant une architecture ping-pong selon l’art antérieur. Elle est reliée à un réservoir d’hydrogène haute pression 2 et comprend un circuit fluidique composé d’une partie 3 en amont des groupes 10, 20 de cellules électrochimiques, et d’une partie 4 en aval des groupes 10, 20 de cellules électrochimiques. La partie 3 amont selon l’art antérieur comprend une vanne d’arrêt 30 en sortie du réservoir 2, un conduit d’alimentation principal 300 sur lequel sont montés successivement un premier détendeur 31 et un deuxième détendeur 32. Le premier détendeur 31 permet de diminuer la pression du fluide issu du réservoir 2 depuis une pression dite haute de l’ordre de quelques centaines de bars vers une pression dite moyenne de l’ordre de quelques dizaines de bars. En conséquence la section du conduit d’alimentation principal 300a augmente en sortie du premier détendeur 31. Le deuxième détendeur 32 permet de diminuer la pression du fluide issu du premier détendeur 31 depuis la moyenne pression vers une pression dite basse de l’ordre de quelques bars. En conséquence la section du conduit d’alimentation principal 300b augmente en sortie du deuxième détendeur 32. As mentioned above, Figure 1 illustrates a fuel cell 1 having a ping-pong architecture according to the prior art. It is connected to a high pressure hydrogen tank 2 and comprises a fluid circuit composed of a part 3 upstream of the groups 10, 20 of electrochemical cells, and of a part 4 downstream of the groups 10, 20 of electrochemical cells . The upstream part 3 according to the prior art comprises a stop valve 30 at the outlet of the tank 2, a main supply conduit 300 on which a first regulator 31 and a second regulator 32 are successively mounted. The first regulator 31 makes it possible to reduce the pressure of the fluid coming from tank 2 from a so-called high pressure of the order of a few hundred bars to a so-called average pressure of the order of a few tens of bars. Consequently, the section of the main supply conduit 300a increases at the outlet of the first regulator 31. The second regulator 32 makes it possible to reduce the pressure of the fluid coming from the first regulator 31 from medium pressure to a so-called low pressure of the order of a few bars. Consequently, the section of the main supply conduit 300b increases at the outlet of the second regulator 32.

La partie 3 amont du circuit fluidique selon l’art antérieur comprend également une première ligne d’alimentation secondaire 100 reliant le conduit d’alimentation principal 300b à l’entrée 11 du premier groupe 10 de cellules électrochimiques, et une deuxième ligne d’alimentation secondaire 200 reliant le conduit d’alimentation principal 300b à l’entrée 21 du deuxième groupe 20 de cellules électrochimiques. Les première et deuxième lignes d’alimentation secondaire 100, 200 comprennent respectivement une première vanne de commutation 101v et une deuxième vanne de commutation 201 v assurant soit le passage, soit le blocage du fluide vers chacun desdits groupes 10, 20.The upstream part 3 of the fluidic circuit according to the prior art also comprises a first secondary supply line 100 connecting the main supply conduit 300b to the inlet 11 of the first group 10 of electrochemical cells, and a second supply line secondary 200 connecting the main supply conduit 300b to the inlet 21 of the second group 20 of electrochemical cells. The first and second secondary supply lines 100, 200 respectively comprise a first switching valve 101v and a second switching valve 201v ensuring either the passage or blocking of the fluid to each of said groups 10, 20.

La partie 4 avale du circuit fluidique selon l’art antérieur comprend une première ligne d’évacuation secondaire 120 reliant la sortie 12 du premier groupe 10 de cellules électrochimiques au conduit d’évacuation principal 400, et une deuxième ligne d’évacuation secondaire 220 reliant la sortie 22 du deuxième groupe 20 de cellules électrochimiques au conduit d’évacuation principal 400. Les première et deuxième lignes d’évacuation secondaire 120, 220 forment typiquement un collecteur de sortie de la pile 1. Le conduit d’évacuation principal 400 est relié à un échappement 41, et est pourvu d’une vanne de purge 40. The downstream part 4 of the fluidic circuit according to the prior art comprises a first secondary evacuation line 120 connecting the outlet 12 of the first group 10 of electrochemical cells to the main evacuation conduit 400, and a second secondary evacuation line 220 connecting the outlet 22 of the second group 20 of electrochemical cells to the main evacuation conduit 400. The first and second secondary evacuation lines 120, 220 typically form an outlet collector of the cell 1. The main evacuation conduit 400 is connected to an exhaust 41, and is provided with a purge valve 40.

La figure 2A illustre un premier mode de réalisation d’une pile à combustible à architecture ping-pong selon l’invention, reprenant certains éléments de la pile à combustible illustrée à la figure 1. En particulier, les groupes 10, 20 de cellules électrochimiques et la partie 4 avale du circuit fluidique sont sensiblement identiques à ceux de l’art antérieur. De préférence, les deux groupes 10, 20 de cellules ont le même nombre de cellules, mais ils peuvent aussi être différents. Les groupes 10, 20 peuvent être imbriqués dans un seul et même empilement, avec une alternance de cellules du premier groupe et du deuxième groupe, comme décrit dans le document brevet FR2975227. Dans ce premier mode de réalisation illustré à la figure 2A, les modifications vis-à-vis de l’art antérieur sont situées dans la partie 3 amont du circuit fluidique. Figure 2A illustrates a first embodiment of a fuel cell with ping-pong architecture according to the invention, incorporating certain elements of the fuel cell illustrated in Figure 1. In particular, the groups 10, 20 of electrochemical cells and the downstream part 4 of the fluidic circuit are substantially identical to those of the prior art. Preferably, the two groups 10, 20 of cells have the same number of cells, but they can also be different. Groups 10, 20 can be nested in a single stack, with alternating cells from the first group and the second group, as described in patent document FR2975227. In this first embodiment illustrated in Figure 2A, the modifications with respect to the prior art are located in the upstream part 3 of the fluidic circuit.

La partie 3 amont selon le premier mode de réalisation de l’invention comprend de préférence une vanne d’arrêt 30 en sortie du réservoir 2, un conduit d’alimentation principal 300 sur lequel est monté un premier détendeur 31, de préférence un seul et unique premier détendeur 31 , par exemple un détendeur 31 à double étage, éventuellement régulé par un capteur de pression 33, et configuré pour diminuer la pression du fluide issu du réservoir 2 depuis la haute pression vers la moyenne pression. La section du conduit d’alimentation principal 300a augmente en sortie du premier détendeur 31. Il faut noter que la présence de fluide à haute pression et le besoin de détente par le détendeur 31 vers de la moyenne pression est lié à une hypothèse d’alimentation par un réservoir 2 haute pression. Dans le cas d’une alimentation d’un autre type, par exemple par un stockage à moyenne pression ou via un réseau de gaz, cette alimentation pourra se faire directement à moyenne pression par une interconnexion sur le conduit d’alimentation principal 300a. The upstream part 3 according to the first embodiment of the invention preferably comprises a stop valve 30 at the outlet of the tank 2, a main supply conduit 300 on which is mounted a first regulator 31, preferably only one and single first regulator 31, for example a double-stage regulator 31, possibly regulated by a pressure sensor 33, and configured to reduce the pressure of the fluid coming from the tank 2 from high pressure to medium pressure. The section of the main supply conduit 300a increases at the outlet of the first regulator 31. It should be noted that the presence of high pressure fluid and the need for expansion by the regulator 31 towards medium pressure is linked to a supply hypothesis by a high pressure tank 2. In the case of a supply of another type, for example by medium pressure storage or via a gas network, this supply can be done directly at medium pressure by an interconnection on the main supply conduit 300a.

La partie 3 amont du circuit fluidique selon le premier mode de réalisation de l’invention comprend également une première ligne d’alimentation secondaire 100a, 100b reliant le conduit d’alimentation principal 300a à l’entrée 11 du premier groupe 10 de cellules électrochimiques, et une deuxième ligne d’alimentation secondaire 200a, 200b reliant le conduit d’alimentation principal 300a à l’entrée 21 du deuxième groupe 20 de cellules électrochimiques. Les première et deuxième lignes d’alimentation secondaire 100, 200 comprennent respectivement un premier injecteur 101 et deuxième injecteur 102. The upstream part 3 of the fluidic circuit according to the first embodiment of the invention also comprises a first secondary supply line 100a, 100b connecting the main supply conduit 300a to the inlet 11 of the first group 10 of electrochemical cells, and a second secondary supply line 200a, 200b connecting the main supply conduit 300a to the inlet 21 of the second group 20 of electrochemical cells. The first and second secondary supply lines 100, 200 respectively comprise a first injector 101 and second injector 102.

Les premier et deuxième injecteurs 101, 201 permettent avantageusement de : The first and second injectors 101, 201 advantageously allow:

• Diminuer la pression du fluide issu du premier détendeur 31 depuis la moyenne pression vers respectivement une première basse pression et une deuxième basse pression, • Reduce the pressure of the fluid coming from the first regulator 31 from medium pressure to respectively a first low pressure and a second low pressure,

• Autoriser ou bloquer le passage du fluide vers respectivement la première entrée 11 et la deuxième entrée 21. • Authorize or block the passage of the fluid towards the first inlet 11 and the second inlet 21 respectively.

Chaque injecteur 101, 201 remplit ainsi à la fois la fonction d’un détendeur et d’une vanne commutation. Les premier et deuxième injecteurs 101 , 201 sont de préférence régulés en pression respectivement par des capteurs 102, 202 situés en aval des injecteurs 101 , 201 , respectivement sur les première et deuxième lignes d’alimentation secondaire 100b, 200b. Un cycle d’ouverture/fermeture à haute fréquence (jusqu’à plusieurs cycles par seconde) peut être appliqué à chaque injecteur 101 , 201 en fonction de l’écart entre la consigne de pression et la valeur de pression mesurée en aval par les capteurs 102, 202. Ceci les rend plus réactifs, flexibles et précis vis-à-vis des conditions souhaitées pour la pile. Each injector 101, 201 thus fulfills the function of both a regulator and a switching valve. The first and second injectors 101, 201 are preferably pressure regulated respectively by sensors 102, 202 located downstream of the injectors 101, 201, respectively on the first and second secondary supply lines 100b, 200b. A high frequency opening/closing cycle (up to several cycles per second) can be applied to each injector 101, 201 depending on the difference between the pressure setpoint and the pressure value measured downstream by the sensors 102, 202. This makes them more responsive, flexible and precise to the desired battery conditions.

Selon une possibilité, les premier et deuxième injecteurs 101, 201 sont sensiblement identiques et la première basse pression est sensiblement égale à la deuxième basse pression. Selon une autre possibilité, les premier et deuxième injecteurs 101 , 201 peuvent être dimensionnés différemment l’un de l’autre, et la première basse pression peut être différente de la deuxième basse pression. According to one possibility, the first and second injectors 101, 201 are substantially identical and the first low pressure is substantially equal to the second low pressure. According to another possibility, the first and second injectors 101, 201 can be dimensioned differently from each other, and the first low pressure can be different from the second low pressure.

Avantageusement, la section de la première ligne d’alimentation secondaire 100a en amont de l’injecteur 101 est sensiblement la même que celle du conduit d’alimentation principal 300a. De la même façon, la section de la deuxième ligne d’alimentation secondaire 200a en amont de l’injecteur 201 est sensiblement la même que celle du conduit d’alimentation principale 300a. Seules les lignes d’alimentation secondaire 100b, 200b en aval des premier et deuxième injecteurs 101 , 201 présentent une section augmentée apte à conduire un débit volumique constant de fluide à basse pression. L’encombrement total de la partie amont 3 du circuit fluidique est ainsi réduit. Advantageously, the section of the first secondary supply line 100a upstream of the injector 101 is substantially the same as that of the main supply conduit 300a. In the same way, the section of the second secondary supply line 200a upstream of the injector 201 is substantially the same as that of the main supply conduit 300a. Only the secondary supply lines 100b, 200b downstream of the first and second injectors 101, 201 have an increased section capable of conducting a constant volume flow of fluid at low pressure. The total size of the upstream part 3 of the fluid circuit is thus reduced.

La figure 2A illustre une première phase de fonctionnement de la pile 1 dans laquelle seul le premier groupe 10 est alimenté en fluide combustible. Dans cette configuration, le premier injecteur 101 est en fonctionnement tandis que le deuxième injecteur 201 est fermé. Le fonctionnement du premier injecteur 101 correspond typiquement à une alternance rapide d’ouvertures et de fermetures. La vanne de purge 40 est fermée. Comme illustré par les flèches le long du circuit fluidique, le fluide combustible issu du réservoir 2 traverse d’abord le premier détendeur 31. Le fluide combustible présente alors en sortie du premier détendeur 31 une pression moyenne de l’ordre de 5 à 20 bars (typiquement 6 à 8 bars). Le fluide combustible est alors conduit en entrée 11 du premier groupe 10 par la première ligne d’alimentation secondaire 100a, 100b, au travers du premier injecteur 101. Le fluide combustible présente alors en sortie du premier injecteur 101 une première basse pression inférieure à 4 bars. Le fluide combustible traverse ensuite le premier groupe 10 puis emprunte successivement la première ligne d’évacuation secondaire 120, la deuxième ligne d’évacuation secondaire 220, et parvient au deuxième groupe 20 par la sortie 22. Figure 2A illustrates a first phase of operation of the cell 1 in which only the first group 10 is supplied with combustible fluid. In this configuration, the first injector 101 is in operation while the second injector 201 is closed. The operation of the first injector 101 typically corresponds to a rapid alternation of openings and closings. The purge valve 40 is closed. As illustrated by the arrows along the fluid circuit, the combustible fluid coming from the tank 2 first passes through the first regulator 31. The combustible fluid then has an average pressure of the order of 5 to 20 bars at the outlet of the first regulator 31. (typically 6 to 8 bars). The combustible fluid is then led to the inlet 11 of the first group 10 by the first secondary supply line 100a, 100b, through the first injector 101. The combustible fluid then has, at the outlet of the first injector 101, a first low pressure of less than 4 bars. The combustible fluid then passes through the first group 10 then successively takes the first secondary evacuation line 120, the second secondary evacuation line 220, and reaches the second group 20 via the outlet 22.

La figure 2B illustre une deuxième phase de fonctionnement de la pile 1 dans laquelle seul le deuxième groupe 20 est alimenté en fluide combustible. Dans cette configuration, le premier injecteur 101 est fermé et le deuxième injecteur 201 est en fonctionnement. Le fonctionnement du deuxième injecteur 201 correspond typiquement à une alternance rapide d’ouvertures et de fermetures. La vanne de purge 40 est fermée. Comme illustré par les flèches le long du circuit fluidique, le fluide combustible issu du réservoir 2 traverse d’abord le premier détendeur 31. Le fluide combustible présente alors en sortie du premier détendeur 31 une pression moyenne de l’ordre de 5 à 20 bars (typiquement 6 à 8 bars). Le fluide combustible est alors conduit en entrée 21 du deuxième groupe 20 par la deuxième ligne d’alimentation secondaire 200a, 200b, au travers du deuxième injecteur 201. Le fluide combustible présente alors en sortie du deuxième injecteur 201 une deuxième basse pression inférieure à 4 bars. Le fluide combustible traverse ensuite le deuxième groupe 20 puis emprunte successivement la deuxième ligne d’évacuation secondaire 220, la première ligne d’évacuation secondaire 120, et parvient au premier groupe 10 par la sortie 12. Figure 2B illustrates a second phase of operation of the cell 1 in which only the second group 20 is supplied with combustible fluid. In this configuration, the first injector 101 is closed and the second injector 201 is in operation. The operation of the second injector 201 typically corresponds to a rapid alternation of openings and closings. The purge valve 40 is closed. As shown by the arrows along the fluidic circuit, the combustible fluid coming from the tank 2 first passes through the first regulator 31. The combustible fluid then presents at the outlet of the first regulator 31 an average pressure of the order of 5 to 20 bars (typically 6 to 8 bars). The combustible fluid is then led to the inlet 21 of the second group 20 by the second secondary supply line 200a, 200b, through the second injector 201. The combustible fluid then presents at the outlet of the second injector 201 a second low pressure less than 4 bars. The combustible fluid then passes through the second group 20 then successively takes the second secondary evacuation line 220, the first secondary evacuation line 120, and reaches the first group 10 via the outlet 12.

La transition entre les première et deuxième phases peut être instantanée, ou se faire avec un décalage. Si l’on passe par une transition où les deux injecteurs 101 , 201 sont fermés, cette transition est de préférence courte (de l’ordre de quelques millisecondes par exemple) pour éviter une chute de la pression dans la pile. De la même manière, si les deux injecteurs 101 , 201 sont en fonctionnement simultanément pendant la transition, sa durée est de préférence courte (de l’ordre de la seconde) pour éviter basculer dans un mode de fonctionnement de type « dead-end ». The transition between the first and second phases can be instantaneous, or occur with a delay. If we go through a transition where the two injectors 101, 201 are closed, this transition is preferably short (of the order of a few milliseconds for example) to avoid a drop in pressure in the cell. In the same way, if the two injectors 101, 201 are in operation simultaneously during the transition, its duration is preferably short (of the order of a second) to avoid switching to a “dead-end” type operating mode. .

La figure 2C illustre une troisième phase de fonctionnement de la pile 1 dans laquelle les premier et deuxième groupes 10, 20 sont alimentés simultanément en fluide combustible. Dans cette configuration, le premier injecteur 101 est en fonctionnement et le deuxième injecteur 201 est en fonctionnement . La vanne de purge 40 est soit ouverte pour évacuer le fluide et les produits de réaction vers l’extérieur, soit fermée pour accumuler certains produits ou réactifs, par exemple de l’azote. Comme illustré par les flèches le long du circuit fluidique, le fluide combustible issu du réservoir 2 traverse d’abord le premier détendeur 31. Le fluide combustible présente alors en sortie du premier détendeur 31 une pression moyenne de l’ordre de 5 à 20 bars (typiquement 6 à 8 bars). Une partie du fluide combustible est alors conduite en entrée 11 du premier groupe 10 par la première ligne d’alimentation secondaire 100a, 100b, au travers du premier injecteur 101, et une autre partie du fluide combustible est conduite en entrée 21 du deuxième groupe 20 par la deuxième ligne d’alimentation secondaire 200a, 200b, au travers du deuxième injecteur 201. Le fluide combustible présente alors en sortie du premier injecteur 201 une première basse pression inférieure à 4 bars. Le fluide combustible présente alors en sortie du deuxième injecteur 201 une deuxième basse pression inférieure à 4 bars. Le fluide combustible traverse ensuite respectivement les premier et deuxième groupes 10, 20 puis emprunte les première et deuxième lignes d’évacuation secondaire 120, 220, jusqu’au conduit d’évacuation principal 400. Le fluide appauvri en combustible peut-être accumulé dans la partie avale 4 du circuit fluidique si la vanne de purge 40 est fermée, ou évacué vers l’échappement 41 si la vanne de purge 40 est ouverte. Figure 2C illustrates a third phase of operation of the cell 1 in which the first and second groups 10, 20 are supplied simultaneously with combustible fluid. In this configuration, the first injector 101 is in operation and the second injector 201 is in operation. The purge valve 40 is either open to evacuate the fluid and reaction products to the outside, or closed to accumulate certain products or reagents, for example nitrogen. As illustrated by the arrows along the fluid circuit, the combustible fluid coming from the tank 2 first passes through the first regulator 31. The combustible fluid then has an average pressure of the order of 5 to 20 bars at the outlet of the first regulator 31. (typically 6 to 8 bars). A part of the combustible fluid is then conducted to the inlet 11 of the first group 10 by the first secondary supply line 100a, 100b, through the first injector 101, and another part of the combustible fluid is conducted to the inlet 21 of the second group 20 by the second secondary supply line 200a, 200b, through the second injector 201. The combustible fluid then has a first low pressure of less than 4 bars at the outlet of the first injector 201. The combustible fluid then has a second low pressure of less than 4 bars at the outlet of the second injector 201. The combustible fluid then passes through the first and second groups 10, 20 respectively and then takes the first and second secondary evacuation lines 120, 220, up to the main evacuation conduit 400. The fuel-depleted fluid can be accumulated in the downstream part 4 of the fluid circuit if the purge valve 40 is closed, or evacuated towards the exhaust 41 if the purge valve 40 is open.

L’utilisation de deux injecteurs 101 , 201 en lieu et place de vannes de commutation classiques en amont des entrées 11 , 21 de chaque groupe 10, 20 permet avantageusement d’appliquer des consignes de pression différentes et/ou variables dans le temps aux groupes 10, 20, lors des différentes phases de fonctionnement de la pile 1. Il est ainsi possible d’appliquer des consignes de pression différentes pour le premier injecteur 101 et pour le deuxième injecteur 201. Il est également possible de diminuer progressivement la pression à la fin de la première phase de fonctionnement (respectivement à la fin de la deuxième phase de fonctionnement). Cela permet d’augmenter la différence de pression dans le circuit fluidique et au sein des groupes 10, 20 entre la fin de la première phase de fonctionnement et le début de la deuxième phase de fonctionnement lui succédant. Le débit de fluide est ainsi augmenté. Cela permet d’améliorer le déplacement de la phase liquide dans les groupes 10, 20 de cellules. Par ailleurs, si des différences de performance apparaissent entre les deux groupes 10, 20 de cellules, l’application de pressions différentes pendant les première et deuxième phases peut remédier à ce problème. L’utilisation de deux injecteurs 101, 201 apporte donc avantageusement plus de réactivité et de souplesse de fonctionnement pour le fonctionnement de la pile 1. Le fonctionnement des injecteurs est également avantageusement indépendant du débit de fluide, qui présente de fortes variations dans une pile à combustible. Ces variations de débit peuvent générer des imprécisions dans le comportement du détendeur 31, qui peuvent être corrigées par les injecteurs 101, 201 au travers du pilotage de ceux-ci. Les injecteurs permettent donc de simplifier le pilotage en pression de la pile. Ceci est d’autant plus vrai quand le détendeur 31 ne dispose pas d’une régulation par un capteur aval 33, élément d’économie et de simplicité pour le système. The use of two injectors 101, 201 in place of conventional switching valves upstream of the inlets 11, 21 of each group 10, 20 advantageously makes it possible to apply different pressure instructions and/or which vary over time to the groups. 10, 20, during the different phases of operation of the battery 1. It is thus possible to apply different pressure instructions for the first injector 101 and for the second injector 201. It is also possible to gradually reduce the pressure at the end of the first operating phase (respectively at the end of the second operating phase). This makes it possible to increase the pressure difference in the fluid circuit and within groups 10, 20 between the end of the first operating phase and the start of the second operating phase following it. The fluid flow is thus increased. This makes it possible to improve the movement of the liquid phase in groups 10, 20 of cells. Furthermore, if differences in performance appear between the two groups 10, 20 of cells, the application of different pressures during the first and second phases can remedy this problem. The use of two injectors 101, 201 therefore advantageously provides more responsiveness and operating flexibility for the operation of the battery 1. The operation of the injectors is also advantageously independent of the flow rate of fluid, which presents strong variations in a fuel cell. combustible. These flow variations can generate inaccuracies in the behavior of the regulator 31, which can be corrected by the injectors 101, 201 by controlling them. The injectors therefore make it possible to simplify the pressure control of the battery. This is all the more true when the regulator 31 does not have regulation by a downstream sensor 33, an element of economy and simplicity for the system.

Structurellement, le conduit d’évacuation principal 400 commun aux deux groupes 10, 20 peut être inclus dans l’empilement des groupes 10, 20 de cellules, comme décrit dans le document FR2975227. Il joue alors le rôle de séparateur de phase et permet de collecter l’eau liquide. Un organe dédié peut être ajouté pour améliorer l’efficacité de cette séparation, par exemple un matériau poreux, une ou des chicanes, etc. Structurally, the main evacuation conduit 400 common to the two groups 10, 20 can be included in the stack of groups 10, 20 of cells, as described in document FR2975227. It then plays the role of phase separator and allows liquid water to be collected. A dedicated body can be added to improve the effectiveness of this separation, for example a porous material, one or more baffles, etc.

La figure 3 illustre un deuxième mode de réalisation d’une pile à combustible à architecture ping-pong selon l’invention. Seules les caractéristiques différentes de ce deuxième mode de réalisation vis-à-vis du premier mode de réalisation sont décrites ci- après. Les autres caractéristiques sont réputées identiques à celles du premier mode de réalisation. Figure 3 illustrates a second embodiment of a fuel cell with ping-pong architecture according to the invention. Only the different characteristics of this second embodiment compared to the first embodiment are described below. After. The other characteristics are deemed identical to those of the first embodiment.

Dans ce deuxième mode de réalisation, les premier et deuxième injecteurs 101, 201 ne sont plus associés chacun à un capteur de pression indépendant. Un seul capteur de pression 401, monté sur la partie 4 avale du circuit fluidique en sortie des premier et deuxième groupes 10, 20, est utilisé pour la régulation des premier et deuxième injecteurs 101 , 201. Cela permet de limiter le nombre de capteurs de pression et donc de diminuer les coûts et d’améliorer la compacité de la pile 1. Le contrôle des premier et deuxième injecteurs 101 , 201 est également simplifié. Dans cette position du capteur 401 , la mesure de pression est effectuée de préférence à mi-chemin entre la sortie du groupe 10 et la sortie du groupe 20. Si les deux groupes 10, 20 sont identiques, cela permet de mesurer une même valeur de pression indépendamment du groupe alimenté. In this second embodiment, the first and second injectors 101, 201 are no longer each associated with an independent pressure sensor. A single pressure sensor 401, mounted on the downstream part 4 of the fluid circuit at the outlet of the first and second groups 10, 20, is used for regulating the first and second injectors 101, 201. This makes it possible to limit the number of pressure sensors. pressure and therefore reduce costs and improve the compactness of the stack 1. Control of the first and second injectors 101, 201 is also simplified. In this position of the sensor 401, the pressure measurement is preferably carried out halfway between the outlet of group 10 and the outlet of group 20. If the two groups 10, 20 are identical, this makes it possible to measure the same value of pressure independently of the group supplied.

Comme le capteur 401 est ici monté sur la partie avale 4 du circuit fluidique, il peut être avantageux d’introduire un modèle de pertes de charge dans les deux groupes 10, 20 de cellules, pour le contrôle-commande des injecteurs 101 , 201. Cela améliore la régulation des injecteurs 101 , 201. Ce modèle de pertes de charge peut être établi à partir d’une caractérisation précise du comportement fluidique des groupes 10, 20 de cellules. Un ou des contrôleurs d’injection (non illustré) configurés pour contrôler les injecteurs 101 , 201 , peuvent typiquement prendre en compte ce modèle de pertes de charge pour le contrôle et la commande des injecteurs 101, 201. As the sensor 401 is here mounted on the downstream part 4 of the fluidic circuit, it may be advantageous to introduce a pressure loss model in the two groups 10, 20 of cells, for the control of the injectors 101, 201. This improves the regulation of the injectors 101, 201. This pressure drop model can be established from a precise characterization of the fluidic behavior of the groups 10, 20 of cells. One or more injection controllers (not illustrated) configured to control the injectors 101, 201, can typically take into account this pressure loss model for the control and control of the injectors 101, 201.

La figure 4 illustre un troisième mode de réalisation d’une pile à combustible à architecture ping-pong selon l’invention. Seules les caractéristiques différentes du troisième mode de réalisation vis-à-vis du premier mode de réalisation ou du deuxième mode de réalisation sont décrites ci-après. Les autres caractéristiques sont réputées identiques à celles du premier mode de réalisation ou du deuxième mode de réalisation.Figure 4 illustrates a third embodiment of a fuel cell with ping-pong architecture according to the invention. Only the different characteristics of the third embodiment with respect to the first embodiment or the second embodiment are described below. The other characteristics are deemed identical to those of the first embodiment or the second embodiment.

Dans ce troisième mode de réalisation, deux injecteurs sont montés en parallèle sur chacune des lignes d’alimentation secondaire. Cela permet à la fois d’obtenir une redondance de matériel, en cas de défaillance d’un des injecteurs par exemple, et d’augmenter la gamme de débits pour chaque groupe 10, 20. Ainsi, la première ligne d’alimentation secondaire 100 se divise en deux branches 100a, 100c portant respectivement des injecteurs 101, 103 alimentant chacun l’entrée 11 du premier groupe 10. La deuxième ligne alimentation secondaire 200 se divise également en deux branches 200a, 200c portant respectivement des injecteurs 201 , 203 alimentant chacun l’entrée 21 du deuxième groupe 20. Les injecteurs 101 , 103, 201 , 203 peuvent être tous identiques, identiques deux à deux, ou tous différents en fonction des besoins. L’utilisation de plusieurs injecteurs en parallèle permet avantageusement d’obtenir une gamme de débits plus large. Cela permet également de limiter les oscillations de pression en moyennant les cycles d’ouverture/fermeture de chaque injecteur. Cela permet également de pallier une défaillance d’injecteur. Cela peut également permettre d’augmenter la durée de vie d’un injecteur, car il peut n’être sollicité qu’une fois sur deux. In this third embodiment, two injectors are mounted in parallel on each of the secondary supply lines. This makes it possible both to obtain hardware redundancy, in the event of failure of one of the injectors for example, and to increase the range of flow rates for each group 10, 20. Thus, the first secondary supply line 100 is divided into two branches 100a, 100c respectively carrying injectors 101, 103 each supplying the inlet 11 of the first group 10. The second secondary supply line 200 is also divided into two branches 200a, 200c respectively carrying injectors 201, 203 each supplying the inlet 21 of the second group 20. The injectors 101, 103, 201, 203 can all be identical, identical in pairs, or all different depending on the needs. The use of several injectors in parallel advantageously makes it possible to obtain a wider range of flow rates. This also makes it possible to limit pressure oscillations by averaging the opening/closing cycles of each injector. This also makes it possible to compensate for an injector failure. This can also increase the lifespan of an injector, because it can only be used every other time.

Ce troisième mode de réalisation est ici illustré avec un capteur 401 en aval des groupes 10, 20, configuré pour réguler l’ensemble des injecteurs 101 , 103, 201 , 203, comme pour le deuxième mode de réalisation. Un deuxième capteur 403 est ici prévu pour une question de sécurité : en cas de défaillance du capteur 401 , le capteur 403 supplée au capteur 401. This third embodiment is illustrated here with a sensor 401 downstream of groups 10, 20, configured to regulate all of the injectors 101, 103, 201, 203, as for the second embodiment. A second sensor 403 is provided here for a safety issue: in the event of failure of sensor 401, sensor 403 replaces sensor 401.

Dans ce troisième mode de réalisation, la vanne de purge est remplacée par deux vannes 42, 43 montées en parallèle. Cela permet à la fois une redondance et une possibilité de modulation du débit de purge selon que l’on commande l’ouverture d’une seule ou des deux vannes 42, 43 simultanément. Les vannes 42, 43 peuvent être identiques ou différentes. In this third embodiment, the purge valve is replaced by two valves 42, 43 mounted in parallel. This allows both redundancy and the possibility of modulating the purge flow depending on whether the opening of a single or both valves 42, 43 is controlled simultaneously. The valves 42, 43 may be identical or different.

Au travers des exemples précédemment décrits, il apparaît clairement que le système de pile à combustible selon l’invention, présentant une compacité, une réactivité, un contrôle et une fiabilité améliorés, est parfaitement adapté pour des applications automobiles ou de transports lourds (terrestres, maritimes, aériens...). Through the examples previously described, it clearly appears that the fuel cell system according to the invention, having improved compactness, reactivity, control and reliability, is perfectly suited for automotive or heavy transport applications (terrestrial, maritime, air, etc.).

L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisations précédemment décrits et s’étend à tous les modes de réalisation couverts par l’invention. The invention is not limited to the embodiments previously described and extends to all the embodiments covered by the invention.

En particulier, le nombre d’injecteurs par ligne d’alimentation secondaire, le nombre de capteurs de pression et la position de ces capteurs de pression sur le circuit fluidique, peuvent varier. L’homme du métier saura sans difficulté adapter le nombre d’injecteurs et de capteurs et leurs positions pour former une configuration de circuit fluidique correspondant à ses besoins. In particular, the number of injectors per secondary supply line, the number of pressure sensors and the position of these pressure sensors on the fluid circuit may vary. A person skilled in the art will easily be able to adapt the number of injectors and sensors and their positions to form a fluidic circuit configuration corresponding to their needs.

De même, la capacité d’un ou de plusieurs injecteurs à assurer la détente d’une pression amont relativement élevée vers une basse pression avale est dépendante du choix du dimensionnement de l’injecteur et de l’énergie que l’on est prêt à lui fournir afin d’assurer ses cycles de détente, et pourra être adapté par l’homme du métier à la spécificité de son installation. La notion de moyenne pression décrite pour l’invention pourra ainsi être supérieure à 50 bars, moyennant des injecteurs adaptés. Likewise, the capacity of one or more injectors to ensure the expansion of a relatively high upstream pressure towards a low downstream pressure is dependent on the choice of the dimensioning of the injector and the energy that one is ready to exert. provide it in order to ensure its relaxation cycles, and can be adapted by a person skilled in the art to the specificity of its installation. The notion of medium pressure described for the invention could thus be greater than 50 bars, using suitable injectors.

Plusieurs piles, avec des groupes de cellules imbriquées, peuvent également être envisagées dans le cadre de la présente invention, en mettant en œuvre le principe de détente/commutation par injecteurs. Several batteries, with groups of nested cells, can also be envisaged in the context of the present invention, by implementing the principle of expansion/switching by injectors.

Claims

REVENDICATIONS Système d’au moins une pile à combustible (1), comprenant : CLAIMS System of at least one fuel cell (1), comprising: • un premier groupe (10) de cellules électrochimiques présentant une première entrée (11) et une première sortie (12), • a first group (10) of electrochemical cells having a first input (11) and a first output (12), • un deuxième groupe (20) de cellules électrochimiques présentant une deuxième entrée (21) et une deuxième sortie (22), • a second group (20) of electrochemical cells having a second input (21) and a second output (22), • un circuit fluidique (3, 4) destiné à alimenter par un fluide lesdits premier et deuxième groupes (10, 20), et à évacuer ledit fluide desdits premier et deuxième groupes (10, 20), ledit circuit fluidique (3, 4) comprenant une partie (3) dite amont comprenant : un conduit d’alimentation (300a) principal configuré pour conduire le fluide à une pression dite moyenne, et relié à des lignes d’alimentation secondaires (100a, 200a), une première ligne d’alimentation secondaire (100, 100a, 100b) reliée au conduit d’alimentation (300a) principal et reliée à la première entrée (11) du premier groupe (10), une deuxième ligne d’alimentation secondaire (200, 200a, 200b) reliée au conduit d’alimentation (300a) principal et reliée à la deuxième entrée (21) du deuxième groupe (20), ledit circuit fluidique (3, 4) comprenant une partie (4) dite avale comprenant : un conduit d’évacuation (400) principal relié à des lignes d’évacuation secondaires (120, 220), et configuré pour être relié à un échappement (41), une première ligne d’évacuation secondaire (120) reliée à la première sortie (12) du premier groupe (10), au conduit d’évacuation (400) principal, et à la deuxième sortie (22) du deuxième groupe (20) de manière à permettre une alimentation en fluide du deuxième groupe (20) via la deuxième sortie (22), par le fluide ayant traversé le premier groupe (10), une deuxième ligne d’évacuation secondaire (220) reliée à la deuxième sortie (22) du deuxième groupe (20), au conduit d’évacuation (400) principal, et à la première sortie (12) du premier groupe (10), de manière à permettre une alimentation en fluide du premier groupe (10) via la première sortie (12), par le fluide ayant traversé le deuxième groupe (20), • a fluidic circuit (3, 4) intended to supply said first and second groups (10, 20) with a fluid, and to evacuate said fluid from said first and second groups (10, 20), said fluidic circuit (3, 4) comprising a so-called upstream part (3) comprising: a main supply conduit (300a) configured to conduct the fluid at a so-called average pressure, and connected to secondary supply lines (100a, 200a), a first line of secondary power supply (100, 100a, 100b) connected to the main power supply conduit (300a) and connected to the first inlet (11) of the first group (10), a second secondary power supply line (200, 200a, 200b) connected to the main supply conduit (300a) and connected to the second inlet (21) of the second group (20), said fluid circuit (3, 4) comprising a so-called downstream part (4) comprising: an evacuation conduit (400 ) main connected to secondary evacuation lines (120, 220), and configured to be connected to an exhaust (41), a first secondary evacuation line (120) connected to the first outlet (12) of the first group ( 10), to the main evacuation conduit (400), and to the second outlet (22) of the second group (20) so as to allow a supply of fluid to the second group (20) via the second outlet (22), by the fluid having passed through the first group (10), a second secondary evacuation line (220) connected to the second outlet (22) of the second group (20), to the main evacuation conduit (400), and to the first outlet (12) of first group (10), so as to allow a supply of fluid to the first group (10) via the first outlet (12), by the fluid having passed through the second group (20), • au moins un organe de détente situé dans la partie amont (3) du circuit fluidique, configuré pour diminuer la pression du fluide depuis la moyenne pression vers une basse pression, • at least one expansion member located in the upstream part (3) of the fluid circuit, configured to reduce the pressure of the fluid from medium pressure to low pressure, • un premier organe de commutation sur la première ligne d’alimentation secondaire (100a, 100b), configuré pour autoriser ou bloquer un écoulement du fluide vers la première entrée (11), • a first switching member on the first secondary supply line (100a, 100b), configured to authorize or block a flow of fluid towards the first inlet (11), • un deuxième organe de commutation sur la deuxième ligne d’alimentation secondaire (200a, 200b), configuré pour autoriser ou bloquer un écoulement du fluide vers la deuxième entrée (21), • a second switching member on the second secondary supply line (200a, 200b), configured to authorize or block a flow of fluid towards the second inlet (21), • de préférence, un organe de purge (40) sur le conduit d’évacuation (400) principal, configuré pour autoriser ou bloquer un écoulement du fluide vers l’échappement (41), ledit système étant caractérisé en ce que le premier organe de commutation est formé par un premier injecteur (101) autorisant ou bloquant l’écoulement du fluide vers la première entrée (11), et ledit premier injecteur (101) est en outre configuré pour diminuer la pression du fluide depuis la moyenne pression vers une première basse pression, le deuxième organe de commutation est formé par un deuxième injecteur (201) autorisant ou bloquant l’écoulement du fluide vers la deuxième entrée (21), et ledit deuxième injecteur (201) est en outre configuré pour diminuer la pression du fluide depuis la moyenne pression vers une deuxième basse pression, de sorte que l’au moins un organe de détente est formé par le premier injecteur (101) et le second injecteur (201). • preferably, a purge member (40) on the main evacuation conduit (400), configured to authorize or block a flow of fluid towards the exhaust (41), said system being characterized in that the first purge member switching is formed by a first injector (101) authorizing or blocking the flow of the fluid towards the first inlet (11), and said first injector (101) is further configured to reduce the pressure of the fluid from the medium pressure towards a first low pressure, the second switching member is formed by a second injector (201) authorizing or blocking the flow of the fluid towards the second inlet (21), and said second injector (201) is further configured to reduce the pressure of the fluid from medium pressure to a second low pressure, so that the at least one expansion member is formed by the first injector (101) and the second injector (201). 2. Système selon la revendication précédente dans lequel les premier et deuxième injecteurs (101, 201) sont régulés en pression respectivement par des premier et deuxième capteurs (102, 202) situés respectivement sur les première et deuxième lignes d’alimentation secondaire (100b, 200b). 2. System according to the preceding claim in which the first and second injectors (101, 201) are pressure regulated respectively by first and second sensors (102, 202) located respectively on the first and second secondary supply lines (100b, 200b). 3. Système selon la revendication 1 dans lequel les premier et deuxième injecteurs (101, 201) sont régulés en pression par un capteur (401) situé dans la partie avale (4) du circuit fluidique. 3. System according to claim 1 in which the first and second injectors (101, 201) are pressure regulated by a sensor (401) located in the downstream part (4) of the fluid circuit. 4. Système selon la revendication précédente dans lequel le capteur (401) est positionné de sorte que, pour des conditions d’alimentation constantes données du premier groupe (10) ou du deuxième groupe (20), le capteur (401) mesure une même pression constante. 4. System according to the preceding claim in which the sensor (401) is positioned so that, for given constant supply conditions of the first group (10) or the second group (20), the sensor (401) measures the same constant pressure. 5. Système selon la revendication précédente dans lequel le capteur (401) est positionné à égale distance des première et deuxième sorties (12, 22) des premier et deuxième groupes (10, 20). 5. System according to the preceding claim in which the sensor (401) is positioned equidistant from the first and second outputs (12, 22) of the first and second groups (10, 20). 6. Système selon l’une quelconque des revendications 3 à 5 comprenant en outre un contrôleur configuré pour commander les premier et deuxième injecteurs (101, 201) en fonction d’une mesure de pression du capteur (401) et d’un modèle de perte de charge établi pour les premier et deuxième groupes (10, 20) de cellules électrochimiques. 6. System according to any one of claims 3 to 5 further comprising a controller configured to control the first and second injectors (101, 201) according to a pressure measurement of the sensor (401) and a model of charge loss established for the first and second groups (10, 20) of electrochemical cells. 7. Système selon la revendication 1 dans lequel le circuit fluidique (3, 4) comprend en outre dans la partie amont (3) : 7. System according to claim 1 in which the fluidic circuit (3, 4) further comprises in the upstream part (3): • Une troisième ligne d’alimentation secondaire (100c) en parallèle de la première ligne d’alimentation secondaire (100a), reliée au conduit d’alimentation (300a) principal et reliée à la première entrée (11) du premier groupe (10), • A third secondary power line (100c) in parallel with the first secondary power line (100a), connected to the main power supply conduit (300a) and connected to the first input (11) of the first group (10) , • une quatrième ligne d’alimentation secondaire (200c) en parallèle de la deuxième ligne d’alimentation secondaire (200a), reliée au conduit d’alimentation (300a) principal et reliée à la deuxième entrée (21) du deuxième groupe (20), le système comprenant en outre : • a fourth secondary power line (200c) in parallel with the second secondary power line (200a), connected to the main power supply conduit (300a) and connected to the second input (21) of the second group (20) , the system further comprising: • Un troisième injecteur (103) sur la troisième ligne d’alimentation secondaire (100c), autorisant ou bloquant l’écoulement du fluide vers la première entrée (11), et configuré pour diminuer la pression du fluide issu du conduit d’alimentation (300a) principal, depuis la moyenne pression vers une troisième basse pression, • A third injector (103) on the third secondary supply line (100c), authorizing or blocking the flow of fluid towards the first inlet (11), and configured to reduce the pressure of the fluid coming from the supply conduit ( 300a) main, from medium pressure to a third low pressure, • Un quatrième injecteur (203) sur la quatrième ligne d’alimentation secondaire (200c), autorisant ou bloquant l’écoulement du fluide vers la deuxième entrée (21), et configuré pour diminuer la pression du fluide issu du conduit d’alimentation (300a) principal, depuis la moyenne pression vers une quatrième basse pression. • A fourth injector (203) on the fourth secondary supply line (200c), authorizing or blocking the flow of fluid towards the second inlet (21), and configured to reduce the pressure of the fluid coming from the supply conduit ( 300a) main, from medium pressure to a fourth low pressure. 8. Système selon la revendication précédente dans lequel les premier, deuxième, troisième et quatrième injecteurs (101 , 201, 102, 203) sont régulés en pression par un capteur (401) situé sur la partie avale (4) du circuit fluidique. 8. System according to the preceding claim in which the first, second, third and fourth injectors (101, 201, 102, 203) are pressure regulated by a sensor (401) located on the downstream part (4) of the fluid circuit. 9. Système selon la revendication précédente dans lequel le capteur (401) est positionné de sorte que, pour des conditions d’alimentation constantes données du premier groupe (10) ou du deuxième groupe (20), le capteur (401) mesure une même pression constante. 9. System according to the preceding claim in which the sensor (401) is positioned so that, for given constant supply conditions of the first group (10) or the second group (20), the sensor (401) measures the same constant pressure. 10. Système selon l’une quelconque des deux revendications précédentes comprenant en outre un capteur (403) supplémentaire destiné à suppléer le capteur (401) sur la partie avale (4) du circuit fluidique. 10. System according to any one of the two preceding claims further comprising an additional sensor (403) intended to replace the sensor (401) on the downstream part (4) of the fluidic circuit. 11. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel le conduit d’alimentation (300a) principal est relié à un premier organe de détente (31) configuré pour diminuer la pression du fluide issu d’un réservoir (2) stockant le fluide à une pression dite haute pression, depuis la haute pression vers la moyenne pression, 11. System according to any one of the preceding claims in which the main supply conduit (300a) is connected to a first expansion member (31) configured to reduce the pressure of the fluid coming from a reservoir (2) storing the fluid at a pressure called high pressure, from high pressure to medium pressure, 12. Système selon la revendication précédente dans lequel le premier organe de détente (31) est formé par un injecteur différent des premier et deuxième injecteurs (101, 201). 12. System according to the preceding claim in which the first expansion member (31) is formed by an injector different from the first and second injectors (101, 201).
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