Brevet FR3121554A1 — publié le 20221007

La présente invention concerne un système et un procédé de refroidissement d’une pile à combustible (1) mettant en œuvre trois circuits (c1, c2, c3) avec un unique radiateur (6) et un unique thermostat (3), et un des circuits étant un circuit fermé selon le cycle de Rankine pour récupérer la chaleur émise par la pile à combustible (1). Figure 1 à publier Système et procédé de refroidissement d’une pile à combustible La présente invention concerne le domaine du refroidissement d’une pile à combustible, notamment d’une pile à combustible embarquée, en particulier dans un véhicule. De nombreux travaux sont consacrés actuellement au développement des piles à combustible en tant que sources d'énergie électrique pour l'alimentation, tant pour des applications stationnaires, que pour des applications embarquées, notamment pour des véhicules entraînés par des machines électriques. En effet, les avantages environnementaux des piles à combustible (rendements électrique et énergétique élevés, très faibles émissions de gaz nocifs, faible nuisance sonore, production localisée...) sont des atouts qui deviennent importants, en particulier pour le domaine du transport. Une pile à combustible permet de transformer une énergie chimique en énergie électrique. Dans le cas d’une pile à combustible hydrogène/oxygène, la réaction chimique mise en œuvre est une combustion de l’hydrogène dans l’oxygène, dont la réaction peut s’écrire par l’équation : Au sein d’une pile à combustible, l’oxydation électrochimique de l’hydrogène est réalisée au niveau d’une anode constituée d’un matériau catalytique conducteur, alors que la réduction électrochimique de l’oxygène se produit au niveau d’une cathode généralement constituée d’un même matériau catalytique. De plus, les compartiments anodique et cathodique sont séparés par un électrolyte permettant l’échange de protons ou d’ions. Pour les véhicules automobiles, les piles à combustible qui s'avèrent actuellement les plus prometteuses sont les piles dites à membrane échangeuse de protons, fonctionnant à partir d'une source d'hydrogène provenant soit d'une bouteille embarquée dans le véhicule, soit d'une unité produisant directement de l'hydrogène dans le véhicule. C'est ainsi que l'on peut produire directement de l'hydrogène en utilisant un reformeur fonctionnant avec un carburant approprié, tel que le méthanol, l'essence, le gazole, etc. Dans un véhicule automobile du type précité, il faut non seulement refroidir le moteur électrique assurant la propulsion du véhicule ainsi que la commande de puissance dudit moteur, sa batterie éventuellement s’il en est équipé mais aussi la pile à combustible elle-même puisque cette dernière est génératrice de pertes thermiques liées aux réactions chimiques se déroulant aux électrodes, et aux pertes ohmiques à la membrane. La chaleur générée par la pile à combustible, est généralement de l’énergie perdue, qu’il pourrait être intéressant de récupérer pour augmenter l’efficacité globale du système. Ces problèmes liés à la gestion du refroidissement de la pile à combustible sont particulièrement contraints pour les applications embarquées, en particulier au sein des véhicules. En effet, le dimensionnement du système de refroidissement et de récupération de la chaleur doit être ajusté à la place disponible. Comme cela est largement connu, le cycle de Rankine est un cycle thermodynamique par lequel de la chaleur provenant d'une source de chaleur externe est transmise à un circuit fermé qui contient un fluide, appelé fluide de travail ou fluide caloporteur. Lorsque ce cycle met en œuvre un fluide organique, on parle de cycle de Rankine organique ou ORC. Ce type de cycle se décompose généralement en une étape durant laquelle le fluide de travail utilisé sous forme liquide, est comprimé de manière isentropique, suivie d'une étape où ce fluide liquide comprimé est chauffé et vaporisé au contact d'une source de chaleur. Cette vapeur est ensuite détendue, au cours d'une autre étape, de manière isentropique dans une machine de détente, puis, dans une dernière étape, cette vapeur détendue est refroidie et condensée au contact d'une source froide. Pour réaliser ces différentes étapes, le circuit comprend généralement une pompe compresseur pour faire circuler et comprimer le fluide sous forme liquide, un évaporateur qui est balayé par un fluide chaud pour réaliser la vaporisation au moins partielle du fluide comprimé, une machine de détente pour détendre la vapeur surchauffée, telle qu'une turbine, qui transforme l'énergie de cette vapeur en une autre énergie, comme une énergie mécanique ou électrique, et un condenseur grâce auquel la chaleur contenue dans la vapeur est cédée à une source froide, généralement de l'air extérieur qui balaye ce condenseur ou une boucle liquide à basse température, pour transformer cette vapeur en un fluide sous forme liquide. Dans le domaine des piles à combustibles, les cycles de Rankine conventionnels peuvent consister en l’insertion d’une boucle de fluide caloporteur pour la valorisation des pertes thermiques des piles à combustible, cette récupération peut s’effectuer notamment sur le circuit de refroidissement de la pile à combustible. Dans ces conditions, la récupération doit être contrôlée notamment en condition de pile à combustible froide (en montée de température) de manière à ne pas pénaliser la montée en température de la pile à combustible, pouvant nuire au rendement de celle-ci. Une fois la pile à combustible arrivée à température idéale de fonctionnement, le thermostat situé en aval de l’échangeur du circuit de Rankine renvoie vers le radiateur l’excès de calories du circuit de refroidissement non prélevées par le cycle de Rankine. Sur les véhicules légers ou lourds, l’augmentation des besoins de refroidissement et les différents niveaux de température de régulation, à savoir à haute température (HT) de 80 à 100°C pour la pile à combustible et à basse température (BT) de 30 à 60°C pour la machine électrique, les batteries, les organes électriques et l’alimentation de la pile à combustible, nécessitent l’utilisation de plusieurs circuits de refroidissement dédiés et séparés ainsi que la mise en œuvre de plusieurs radiateurs pour évacuer les calories de chaque circuit en face avant du véhicule. Avec la complexification des véhicules et l’ajout de fonctions nécessitant un refroidissement, l’espace disponible pour loger les radiateurs en face avant est très contraint, et nécessite l’optimisation de l’espace disponible. Bien souvent un radiateur haute température et un radiateur basse température sont ainsi placés en cascade l’un devant l’autre ou l’un à côté de l’autre avec des effets de masque, ce qui nuit à leur efficacité et laisse peu de possibilité d’augmentation de puissance de refroidissement utile nécessaire en cas d’ajout d’un ORC basse température qui nécessite un refroidissement sur son condenseur. La demande de brevet CN 111911254 propose un dispositif de refroidissement avec un radiateur à air unique partagé pour le refroidissement du système ORC et de la pile à combustible. Ce système nécessite deux vannes trois et quatre voies pour permettre l’utilisation du radiateur pour l’une ou l’autre des fonctions de refroidissement. Une telle construction est donc complexe, avec des nombreux actionneurs. De plus, l’évaporateur du cycle ORC est placé en aval d’une des vannes, ce qui impose un contrôle spécifique pour le passage du liquide de refroidissement dans l’évaporateur. La demande de brevet CN 110911711 concerne le couplage d’un compresseur d’air de pile à combustible avec une turbine d’ORC, de manière à limiter l’énergie nécessaire pour le compresseur d’air. Un radiateur unique est utilisé pour ce système, toutefois dans ce système, la boucle ORC est utilisée comme une boucle de transfert, ce qui nécessite une intégration spécifique et ne rend pas possible le refroidissement de la pile à combustible sans passer par la boucle ORC. La demande de brevet JP 2009283178 concerne le couplage d’un système ORC avec une pile à combustible pour véhicule. Ce couplage nécessite deux radiateurs indépendants : un pour la pile à combustible et un pour le cycle ORC. De plus, plusieurs demandes de brevet (US2016156083, US2010291455) traitent par ailleurs du couplage d’un système ORC avec une pile à combustible pour valoriser les pertes thermiques de la pile à combustible en électricité soit sur la partie échappement de la pile à combustible ou sur la partie refroidissement. La plupart des brevets concernent des piles à combustible typées hautes températures (par exemple SOFC de l’anglais « Solid Oxide Fuel Cell » pouvant être traduit par pile à combustible à oxyde solide et MCFC de l’anglais « Molten Carbonate Fuel Cell » pouvant être traduit par pile à combustible à carbonate fondu) pour des applications stationnaires et ne traitent donc pas spécifiquement du couplage du système de refroidissement de la pile à combustible et du système ORC pour des besoins de réduction de l’encombrement. Les systèmes décrits dans ces demandes de brevet ne peuvent pas être utilisés pour une pile à combustible embarquée. En outre, le brevet US10577984 concerne une solution pour transférer l’énergie thermique d’une source chaude (un moteur à combustion ou un autre convertisseur) vers un système de refroidissement qui comprend notamment un radiateur à air via un système de valorisation de l’énergie thermique perdue : un système ORC. Dans ce brevet, le radiateur à air est partagé entre le convertisseur d’énergie, ici le moteur thermique, et le système ORC qui doit être refroidi à basse température. Dans ce brevet, plusieurs architectures de circuits de refroidissement sont proposées. Un circuit élémentaire dans lequel seul le circuit ORC est raccordé au radiateur ( de ce brevet). Dans cette configuration, le système ORC doit être capable de capter toute la puissance thermique du moteur et de la transférer vers le radiateur à basse température via le condenseur ORC. Par ailleurs, il ne permet pas un refroidissement du moteur en cas de défaillance de l’ORC. L’évaporateur est placé sur une branche du circuit de refroidissement du convertisseur d’énergie parallèle à une branche équipée d’une vanne trois voies permettant la régulation thermostatique. Une pompe assure la circulation du fluide caloporteur entre le moteur à refroidir et l’évaporateur ORC. Le circuit condenseur ORC est raccordé au radiateur mais aucune pompe de circulation n’est utilisée. D’autres architectures sont proposées avec une ou plusieurs vannes trois voies (thermostatées) et plusieurs pompes pour permettre selon les cas de figure de transférer la chaleur du moteur vers le radiateur via l’ORC ou directement vers le radiateur sans passer par le cycle ORC lorsque les capacités maximales d’échange du radiateur via l’ORC sont atteintes. Dans ces conditions, la température du fluide de refroidissement arrivant au radiateur augmente ce qui améliore sa capacité d’échange. La performance de l’ORC est alors dégradée car la température de sa source froide augmente. Dans les architectures proposées sur les figures 2 et 3 de ce brevet, l’évaporateur ORC est positionné sur une branche parallèle et en amont de la vanne trois voies (thermostat), ce qui permet de délester le moteur thermique vers le radiateur en cas de surcharge thermique non récupérable par celui-ci. Dans ces cas de figure, il est précisé que l’eau chaude du moteur renvoyé au radiateur se mélange à l’eau froide à la jonction ce qui cause un réchauffement de l’eau de refroidissement du circuit ORC et donc une dégradation de la performance de celui-ci. L’invention a pour but de refroidir et récupérer la chaleur d’une pile à combustible, avec un encombrement réduit (pour le cas échéant faciliter son utilisation de manière embarquée), et une construction simple. Pour cela, la présente invention concerne un système et un procédé de refroidissement d’une pile à combustible mettant en œuvre trois circuits avec un unique radiateur et un unique thermostat, et un des circuits étant un circuit fermé selon le cycle de Rankine pour récupérer la chaleur émise par la pile à combustible. L’unique radiateur et l’unique thermostat permettent de simplifier le nombre de composants, réduisant ainsi l’encombrement du système. L’invention concerne un système de refroidissement d’une pile à combustible, notamment une pile à combustible apte à être embarquée dans un véhicule, de préférence une pile à combustible de type membrane échangeuse de protons, ou une pile à combustible à oxyde solide ou une pile à combustible à carbonate fondu, ledit système de refroidissement comprenant trois circuits fermés de circulation de fluide thermique, un premier circuit comprenant au moins une pile à combustible, un évaporateur, une première pompe, un unique thermostat et un échangeur de chaleur, un deuxième circuit comprenant au moins un condenseur, une deuxième pompe et un échangeur de chaleur montés en série, et un troisième circuit, selon le cycle de Rankine, comprenant au moins ledit évaporateur, ledit condenseur, une turbine et une troisième pompe montés en série. Dans ce système de refroidissement : - un seul et unique fluide de refroidissement circule dans lesdits premier et deuxième circuits, et un fluide de travail circule dans ledit troisième circuit, - ledit échangeur de chaleur dudit premier circuit et ledit échangeur de chaleur dudit deuxième circuit sont un seul et unique échangeur de chaleur, - ledit évaporateur étant configuré pour que ledit fluide de refroidissement dudit premier circuit échange de la chaleur avec ledit fluide de travail dudit troisième circuit, et - le condenseur étant configuré pour que ledit fluide de refroidissement dudit deuxième circuit échange de la chaleur avec ledit fluide de travail dudit troisième circuit. Selon un mode de réalisation, ledit premier circuit comprend un aérotherme, de préférence en série ou en parallèle dudit évaporateur. Conformément à une mise en œuvre de l’invention, ledit deuxième circuit comprend au moins un élément à refroidir, de préférence choisi une batterie électrique, préférentiellement une batterie électrique connectée à ladite pile à combustible, une machine électrique connectée à ladite pile à combustible, une alimentation en air ou oxygène pur de ladite pile à combustible, une évacuation d’air humide de ladite pile à combustible. Selon une option de réalisation, ledit troisième circuit comprend au moins un élément à refroidir, de préférence une alimentation en air ou oxygène pur de ladite pile à combustible et/ou une évacuation d’air humide de ladite pile à combustible. Selon un aspect, ledit thermostat est un thermostat trois voies. En variante, ledit thermostat est un thermostat deux voies, et ledit deuxième circuit comprend une vanne bouchon à clapet anti-retour limitant la circulation dans un sens unique. En outre, l’invention concerne un procédé de refroidissement d’une pile à combustible mettant en œuvre le système selon l’une des caractéristiques précédentes. Pour ce procédé, on met en œuvre une étape de montée en température de ladite pile à combustible, pendant laquelle on ferme ledit thermostat, et on active ladite première pompe. Selon un mode de réalisation de l’invention, pendant l’étape de montée en température de ladite pile à combustible, on active en outre ladite deuxième pompe. L’invention concerne également un procédé de refroidissement d’une pile à combustible mettant en œuvre le système de refroidissement selon l’une des caractéristiques précédentes. Pour ce procédé, on met en œuvre une étape de récupération d’énergie, pendant laquelle on ferme ledit thermostat et on active lesdites première, deuxième et troisième pompes. De plus, l’invention concerne un procédé de refroidissement d’une pile à combustible mettant en œuvre le système de refroidissement selon l’une des caractéristiques précédentes. Pour ce procédé, on met en œuvre une étape de fonctionnement en pleine charge de ladite pile à combustible, pendant laquelle on ouvre ledit thermostat et on active lesdites première et deuxième pompes. En outre, l’invention concerne un véhicule, notamment véhicule automobile ou poids lourd, comprenant une pile à combustible alimentant au moins une machine électrique, et un système de refroidissement selon l’une des caractéristiques précédentes, dans lequel ledit échangeur de chaleur est agencé à proximité d’une arrivée d’air. D'autres caractéristiques et avantages du système et du procédé selon l'invention, apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'exemples non limitatifs de réalisations, en se référant aux figures annexées et décrites ci-après. Liste des figures La illustre un système de refroidissement d’une pile à combustible selon un premier mode de réalisation de l’invention. La illustre un système de refroidissement d’une pile à combustible selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. La illustre un système de refroidissement d’une pile à combustible selon un troisième mode de réalisation de l’invention. La illustre un système de refroidissement d’une pile à combustible selon un quatrième mode de réalisation de l’invention. La illustre un système de refroidissement d’une pile à combustible selon un cinquième mode de réalisation de l’invention. La illustre un système de refroidissement d’une pile à combustible selon un sixième mode de réalisation de l’invention. La illustre un système de refroidissement d’une pile à combustible selon le quatrième mode de réalisation pendant une étape de montée en température de la pile à combustible. La illustre un système de refroidissement d’une pile à combustible selon le cinquième mode de réalisation pendant une étape de montée en température de la pile à combustible. La illustre un système de refroidissement d’une pile à combustible selon le quatrième mode de réalisation pendant une étape de récupération d’énergie. La illustre un système de refroidissement d’une pile à combustible selon le quatrième mode de réalisation pendant une étape de fonctionnement en forte charge / pleine charge de la pile à combustible. La illustre un système de refroidissement d’une pile à combustible selon le cinquième mode de réalisation pendant une étape de fonctionnement en forte charge / pleine charge de la pile à combustible. La présente invention concerne un système de refroidissement d’une pile à combustible, de préférence une pile à combustible pour une application embarquée. Le système de refroidissement comprend trois circuits fermés de circulation du fluide thermique : - un premier circuit qui comprend au moins une pile à combustible (pour son refroidissement), un évaporateur, une première pompe, un unique thermostat (unique thermostat du système de refroidissement), et un échangeur de chaleur, - un deuxième circuit qui comprend, en série, au moins un condenseur, une deuxième pompe et un échangeur de chaleur, qui est séparé du premier circuit par le thermostat du système de refroidissement et fonctionne à une température inférieure à celle du premier circuit. - un troisième circuit selon le cycle de Rankine, qui comprend, en série, au moins un évaporateur, une turbine, un condenseur, et une troisième pompe, ce troisième circuit permet la récupération d’énergie et sa valorisation sous forme de travail. Selon l’invention, un seul et unique fluide de refroidissement circule à l’état liquide dans les premier et deuxième circuits, et un fluide de travail circule dans le troisième circuit alternativement à l’état liquide ou à l’état gazeux selon les zones du circuit De plus, l’échangeur de chaleur du premier circuit et l’échangeur de chaleur du deuxième circuit sont un seul et unique échangeur de chaleur. Ainsi, un seul échangeur de chaleur (le cas échéant un radiateur) est utilisé par le système de refroidissement, ce qui permet de limiter l’encombrement du système. En outre, au sein de l’évaporateur, le fluide de refroidissement du premier circuit échange de chaleur avec le fluide de travail du troisième circuit, et au sein du condenseur, le fluide de refroidissement du deuxième circuit échange de la chaleur avec le fluide de travail du troisième circuit. Ainsi, le refroidissement de la pile à combustible réchauffe le fluide de refroidissement, qui réchauffe le fluide de travail du troisième circuit, cette chaleur étant utilisée dans la turbine du troisième circuit pour générer une énergie, par exemple une énergie électrique. L’unique thermostat du système selon l’invention permet de simplifier le nombre de composants, réduisant également l’encombrement du système tout en assurant la fonctionnalité de régulation de la température du circuit. Ainsi, un système de refroidissement d’une pile à combustible intégrant un cycle de Rankine est réalisé de manière simple. Au sein de chaque circuit, les composants sont reliés par des conduites adaptées au fluide mis en œuvre et à leurs conditions opératoires (notamment température et pression). De manière avantageuse, la pile à combustible peut être une pile à combustible basse température, par exemple une pile à combustible à membrane polymère échangeuse de protons (PEM de l’anglais « Polymer Electrolyte Membrane »). Ce type de pile à combustible est actuellement la plus adaptée à des applications mobiles, en raison notamment de son coût. Alternativement, la pile à combustible peut être une pile à combustible haute température, par exemple SOFC de l’anglais « Solid Oxide Fuel Cell » pouvant être traduit par pile à combustible à oxyde solide ou MCFC de l’anglais « Molten Carbonate Fuel Cell » pouvant être traduit par pile à combustible à carbonate fondu. Selon un mode de réalisation de l’invention, le premier circuit peut comprendre un aérotherme. Ce mode de réalisation est particulièrement adapté pour une pile à combustible embarquée au sein d’un véhicule. En effet, l’aérotherme peut servir notamment pour le chauffage de l’habitacle du véhicule, tout en permettant d’évacuer la chaleur de la pile à combustible. De plus, le premier circuit peut comprendre en outre un bypass de l’aérotherme, notamment lorsque l’habitacle du véhicule n’a pas besoin d’être chauffé. Selon une mise en œuvre de ce mode de réalisation, l’aérotherme peut être monté en série de l’évaporateur. De préférence, l’aérotherme est le premier élément traversé par le fluide de refroidissement en sortie de la pile à combustible. Alternativement, l’aérotherme peut être monté en parallèle de l’évaporateur. Conformément à une mise en œuvre de l’invention, le deuxième circuit peut comprendre au moins un élément supplémentaire à refroidir. De préférence, l’élément supplémentaire à refroidir est lié à la pile à combustible : par exemple une batterie électrique connectée à la pile à combustible, une machine électrique alimentée par la pile à combustible, une alimentation en air ou en oxygène pur de la pile à combustible, et une évacuation d’eau de la pile à combustible, ou tout autre élément. Le refroidissement de l’alimentation en air ou en oxygène pur de la pile à combustible peut permettre de refroidir l’oxygène comprimé utilisé au sein de la pile à combustible. L’air saturé en humidité qui s’échappe de la pile à combustible peut également être refroidi. Ainsi, le système de refroidissement permet de refroidir la pile à combustible ainsi que d’autres éléments de la chaîne de traction du véhicule, de plus de manière compacte. Conformément à une mise en œuvre de l’invention, le troisième circuit peut comprendre au moins un élément supplémentaire à refroidir. De préférence, l’élément à refroidir est lié à la pile à combustible : une alimentation en air ou en oxygène pur de la pile à combustible, et une évacuation d’air humide de la pile à combustible. Le refroidissement de l’alimentation en air ou en oxygène pur comprimé de la pile à combustible peut également être effectué par cet échangeur supplémentaire dans la boucle ORC. L’air humide produit à l’échappement de la pile à combustible peut être également refroidi. Ainsi, le système de refroidissement permet de refroidir la pile à combustible, son alimentation en air comprimé ainsi que son évacuation d’air humide, de plus de manière compacte. Le système peut comprendre plusieurs types d’échangeurs thermiques. L’aérotherme (le cas échéant) et l’échangeur de chaleur (le radiateur), peuvent être des échangeurs du type liquide/air. Les échangeurs dans la pile à combustible, dans la machine électrique (le cas échéant) et les batteries (le cas échéant) peuvent être des échangeurs de conduction entre un corps chaud et un circuit de liquide. L’évaporateur et le condenseur peuvent être des échangeurs du type liquide/liquide. Selon un aspect de l’invention, l’unique thermostat peut être un thermostat trois voies, ayant une entrée en aval du refroidissement de la pile à combustible, une première sortie reliée à l’échangeur de chaleur (radiateur), et une deuxième sortie connectée à une branche du deuxième circuit en aval du condenseur. Alternativement, l’unique thermostat peut être un thermostat deux voies, ayant une entrée en aval du refroidissement de la pile à combustible, et une sortie reliée à l’échangeur de chaleur. Pour cette réalisation, une branche du deuxième circuit reliée à l’échangeur de chaleur peut comprendre une vanne limitant la circulation dans un sens unique dans cette branche du deuxième circuit, pour éviter que le fluide de refroidissement en aval de pile à combustible n’entre dans cette branche du deuxième circuit. Cette vanne limitant la circulation dans un sens unique peut être une vanne bouchon pilotée qui s’ouvre ou se ferme électriquement à la demande, qui comporte un clapet anti-retour (passe dans un seul sens au moyen d’un différentiel de pression). Selon un exemple de réalisation, le liquide de refroidissement peut comprendre un mélange éthylène glycol et eau, par exemple à hauteur de 30 à 40% pour permettre une tenue au gel jusqu’à -20/-30°C. Le liquide de refroidissement peut comprendre en outre un additif anticorrosion. Alternativement, le liquide de refroidissement peut être de tout type adapté aux températures mises en œuvre par la pile à combustible. Conformément à une mise en œuvre de l’invention, le deuxième circuit peut comprendre un capteur de température pour la mesure de la température du fluide de refroidissement en entrée de l’échangeur de chaleur. Cette mesure de température permet le suivi de la température dans le deuxième circuit, et permet ainsi le contrôle de la récupération par l’ORC (le troisième circuit). Au-delà d’un certain seuil de température mesuré par ce capteur de température, et correspondant à l’ouverture du thermostat, on peut arrêter la récupération par l’ORC en désactivant la troisième, car cela signifie que le fluide chaud du premier circuit s’est mélangé avec le fluide froid du deuxième circuit, et que le refroidissement de l’ORC pourrait être non satisfaisant pour justifier de poursuivre la récupération. La illustre, schématiquement et de manière non limitative, un système de refroidissement d’une pile à combustible selon un premier mode de réalisation de l’invention. Sur cette figure, les traits continus représentent les conduites, et les flèches illustrent l’air (ou tout autre gaz) venant échanger de la chaleur dans l’échangeur de chaleur 6, par exemple un radiateur. Le système de refroidissement comprend un premier circuit c1 (traits pointillés), un deuxième circuit c2 (ligne discontinue formée d’une alternance d’un tiret et deux points) et un troisième circuit c3 (ligne continue formée d’une alternance d’un tiret d’un point). Le premier circuit c1 permet le refroidissement de la pile à combustible 1. Pour cela, il comprend une première pompe 2, la pile à combustible 1, un thermostat trois voies 3, un échangeur de chaleur 6 (radiateur) et un évaporateur 5, et des conduites pour relier les différents composants, en formant notamment deux branches parallèles en aval du refroidissement de la pile à combustible : une comprenant l’évaporateur 5, et une comprenant le thermostat 3 et l’échangeur de chaleur 6. Le deuxième circuit c2 comprend, en série et relié par des conduites, une deuxième pompe 7 et un condenseur 8. En outre, le deuxième circuit c2 comprend un capteur de température 15 en amont de l’échangeur de chaleur 6. Le troisième circuit c3 est une circuit fermé selon le cycle de Rankine, comprend en série et relié par des conduites, un évaporateur 5, une turbine 12, un condenseur 8 et une troisième pompe 11. Les premiers et deuxième circuits c1 et c2 partagent un unique fluide de refroidissement. L’évaporateur 5 du premier circuit c1 correspond à l’évaporateur 5 du troisième circuit c3, au sein duquel le fluide de refroidissement du premier circuit c1 échange de la chaleur avec le fluide de travail du troisième circuit c3. Le condenseur 8 du deuxième circuit c2 correspond au condenseur 8 du troisième circuit c3, au sein duquel le fluide de refroidissement du deuxième circuit c2 échange de la chaleur avec le fluide de travail du troisième circuit c3. La illustre, schématiquement et de manière non limitative, un système de refroidissement d’une pile à combustible selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. Seuls les éléments différents du premier mode de réalisation sont décrits. Pour ce mode de réalisation, le premier circuit c1 comprend en outre un aérotherme 4. L’aérotherme 4 est placé sur la branche du premier circuit c1 qui comprend l’évaporateur 5, l’aérotherme 4 étant agencé entre la pile à combustible 1 et l’évaporateur 5. De plus, le deuxième circuit c2 comprend deux éléments supplémentaires à refroidir 9, 10, par exemple une batterie électrique connectée à la pile à combustible 1, et/ou une machine électrique connectée à la pile à combustible 1, et/ou une alimentation en oxygène ou en air de la pile à combustible 1, et/ou une évacuation d’eau de la pile à combustible 1. Les deux éléments supplémentaires 9, 10 à refroidir sont placés en série, en aval du condenseur 8. La illustre, schématiquement et de manière non limitative, un système de refroidissement d’une pile à combustible selon un troisième mode de réalisation de l’invention. Seuls les éléments différents du premier mode de réalisation sont décrits. Pour ce mode de réalisation, le premier circuit c1 comprend en outre un aérotherme 4. L’aérotherme 4 est placé sur la branche du premier circuit c1 qui comprend l’évaporateur 5, l’aérotherme 4 étant agencé entre la pile à combustible 1 et l’évaporateur 5. De plus, le deuxième circuit c2 comprend un élément supplémentaire à refroidir 9, par exemple une batterie électrique connectée à la pile à combustible 1, une machine électrique connectée à la pile à combustible 1, une alimentation en oxygène ou en air de la pile à combustible 1, et/ou une évacuation d’eau de la pile à combustible 1. L’élément supplémentaire à refroidir 9 est en série en aval du condenseur 8. En outre, le troisième circuit c3 comprend un élément supplémentaire à refroidir 14, par exemple une alimentation en air ou oxygène de la pile à combustible 1, et/ou une évacuation d’air humide de la pile à combustible 1. L’élément à refroidir 14 est en série en amont de l’évaporateur 5. La illustre, schématiquement et de manière non limitative, un système de refroidissement d’une pile à combustible selon un quatrième mode de réalisation de l’invention. Seuls les éléments différents du premier mode de réalisation sont décrits. Dans ce mode de réalisation, l’unique thermostat 3 est un thermostat deux voies 3 (une entrée/une sortie). Pour ce mode de réalisation, le deuxième circuit c2 comprend en outre une vanne 13 limitant la circulation dans un sens unique pour éviter le passage du fluide en provenance du premier thermostat dans le deuxième circuit en sens inverse de celui dans le deuxième circuit. La illustre, schématiquement et de manière non limitative, un système de refroidissement d’une pile à combustible selon un cinquième mode de réalisation de l’invention. Seuls les éléments différents du quatrième mode de réalisation sont décrits. Pour ce mode de réalisation, le premier circuit c1 comprend en outre un aérotherme 4. L’aérotherme 4 est placé sur la branche du premier circuit c1 qui comprend l’évaporateur 5, l’aérotherme 4 étant agencé entre la pile à combustible 1 et l’évaporateur 5. De plus, le deuxième circuit c2 comprend deux éléments supplémentaires à refroidir 9, 10, par exemple une batterie électrique connectée à la pile à combustible 1, et/ou une machine électrique connectée à la pile à combustible 1, et/ou une alimentation en oxygène ou en air de la pile à combustible 1, et/ou une évacuation d’eau de la pile à combustible 1. Les deux éléments supplémentaires 9, 10 à refroidir sont placés en série, en aval du condenseur 8. La illustre, schématiquement et de manière non limitative, un système de refroidissement d’une pile à combustible selon un sixième mode de réalisation de l’invention. Seuls les éléments différents du quatrième mode de réalisation sont décrits. Pour ce mode de réalisation, le premier circuit c1 comprend en outre un aérotherme 4. L’aérotherme 4 est placé sur la branche du premier circuit c1 qui comprend l’évaporateur 5, l’aérotherme 4 étant agencé entre la pile à combustible 1 et l’évaporateur 5. De plus, le deuxième circuit c2 comprend un élément supplémentaire à refroidir 9, par exemple une batterie électrique connectée à la pile à combustible 1, et/ou une machine électrique connectée à la pile à combustible 1, et/ou une alimentation en oxygène en air de la pile à combustible 1, et/ou une évacuation d’eau de la pile à combustible 1. L’élément supplémentaire à refroidir 9 est en série en aval du condenseur 8. En outre, le troisième circuit c3 comprend un élément supplémentaire à refroidir 14, par exemple une alimentation en oxygène en air de la pile à combustible 1, et/ou une évacuation d’eau de la pile à combustible 1. L’élément à refroidir 14 est en série en amont de l’évaporateur 5. En outre, l’invention concerne un procédé de refroidissement d’une pile à combustible, ce procédé de refroidissement mettant en œuvre le système de refroidissement selon l’une quelconque des variantes ou des combinaisons de variantes décrites précédemment. Le procédé peut mettre en œuvre au moins une des trois étapes suivantes : - une étape de montée en température de la pile à combustible (c’est-à-dire lorsque la pile à combustible n’a pas atteint sa température de fonctionnement optimale), pendant laquelle le thermostat reste fermé, et on active la première pompe et on désactive la troisième pompe, ainsi le premier circuit est activé alors que le troisième circuit est désactivé. Ainsi la chaleur générée par la pile à combustible est conservée pour sa montée en température. Selon un mode de réalisation de cette étape, on peut activer également la deuxième pompe si un élément supplémentaire à refroidir appartient au deuxième circuit (par exemple une machine électrique). Pour ce fonctionnement, l’échangeur de chaleur est utilisé pour refroidir des éléments supplémentaires à refroidir. Alternativement (notamment si le deuxième circuit ne comprend pas d’éléments supplémentaire à refroidir), on peut désactiver la deuxième pompe. - une étape de récupération d’énergie lorsque la pile à combustible est à sa température de fonctionnement, pendant laquelle le thermostat reste fermé, et on active les trois pompes. Ainsi, les trois circuits sont activés, et on récupère de la chaleur en la transformant en énergie au moyen du cycle de Rankine du troisième circuit. Pour cette étape, la pile à combustible est alors refroidie de façon indirecte par l’échangeur de chaleur via le cycle de Rankine qui capte la chaleur à haute température du premier circuit et la restitue à basse température à l’échangeur de chaleur via le condenseur du deuxième circuit. Le thermostat reste fermé étant donné que la température de la pile à combustible est régulée par le troisième circuit. Cette étape peut rester activée tant que la capacité du troisième circuit à valoriser la chaleur de la pile à combustible est suffisante, et que la capacité de refroidissement de l’échangeur de chaleur est suffisante pour évacuer la chaleur du troisième circuit à basse température. - une phase de forte charge / pleine charge de la pile à combustible, pendant laquelle le thermostat s’ouvre, et pendant laquelle on active la première pompe et la deuxième pompe, et on désactive la troisième pompe. Ainsi, le premier circuit est activé, et l’échangeur de thermique permet le refroidissement direct de la pile à combustible. Lorsque les capacités de refroidissement de l’échangeur de chaleur sont atteintes ou que les capacités de récupération de la turbine du cycle ORC sont saturées, le thermostat s’ouvre avec l’élévation de la température en sortie de la pile à combustible. Dans ces conditions, les premier et deuxième circuits jusqu’alors séparés sont mélangés. Les conditions de fonctionnement de cette étape sont réalisées lorsque le convertisseur d’énergie fonctionne à charge élevée et que la chaleur à évacuer devient trop importante. Si un élément supplémentaire à refroidir (par exemple une machine électrique, une batterie) est présent sur le deuxième circuit, la deuxième pompe est également activée pour assurer un refroidissement dégradé à haute température à ses éléments. Si ces éléments ne sont pas présents sur le deuxième circuit, la deuxième pompe peut être désactivée. Pour ces étapes, l’ouverture et la fermeture du thermostat sont réalisés automatiquement en fonction de la température du fluide de refroidissement en sortie de la pile à combustible. La représente, schématiquement et de manière non limitative, l’étape de montée en température de la pile à combustible pour le quatrième mode de réalisation de l’invention ( ) avec en outre la présence de l’aérotherme 4 au sein du premier circuit. Sur cette figure, les traits en gras en noir représentent les conduites dans lesquelles circule un fluide, et les traits fins en gris représentent les conduites sans circulation de fluide. Pour ce mode de réalisation, seule la première pompe 2 est activée et le thermostat 3 est fermé, le fluide de refroidissement circule alors successivement dans la pile à combustible 1, l’aérotherme 4, l’évaporateur 5, et la première pompe 2. En outre, la vanne 13 est fermée. La représente, schématiquement et de manière non limitative, l’étape de montée en température de la pile à combustible pour le cinquième mode de réalisation de l’invention ( ). Sur cette figure, les traits noirs en gras représentent les conduites dans lesquelles circule un fluide, et les traits fins en gris représentent les conduites sans circulation de fluide. Pour ce mode de réalisation, seules les première et deuxième pompes 2 et 7 sont activées et le thermostat 3 est fermé ; dans le premier circuit, le fluide de refroidissement circule alors successivement dans la pile à combustible 1, l’aérotherme 4, l’évaporateur 5, et la première pompe 2, et dans le deuxième circuit, le fluide de refroidissement circule alors successivement dans l’échangeur de chaleur 6, la deuxième pompe 7, le condenseur 8, les éléments supplémentaires à refroidir 9 et 10. Pour ce fonctionnement, la vanne 13 est ouverte. La représente, schématiquement et de manière non limitative, l’étape de récupération d’énergie pour le quatrième mode de réalisation de l’invention ( ) avec en outre la présence de l’aérotherme 4 au sein du premier circuit. Sur cette figure, les traits noirs en gras représentent les conduites dans lesquelles circule un fluide, et les traits fins en gris représentent les conduites sans circulation de fluide. Pour ce mode de réalisation, les trois pompes 2, 7 et 11 sont activées, et le thermostat est fermé: les trois circuits sont actifs. En outre, la vanne 13 est ouverte. Dans le premier circuit, le fluide de refroidissement circule alors successivement dans la pile à combustible 1, l’aérotherme 4, l’évaporateur 5, et la première pompe 2. Dans le deuxième circuit, le fluide de refroidissement circule successivement dans l’échangeur de chaleur 6, dans la deuxième pompe 7 et dans le condenseur 8 et la vanne 13. Dans le troisième circuit, le fluide de travail circule successivement dans la troisième pompe 11, dans l’évaporateur 5, dans la turbine 12 et dans le condenseur 8. Le cinquième mode de réalisation de la fonctionne de manière similaire pour cette étape de récupération d’énergie, avec activation des trois pompes. La représente, schématiquement et de manière non limitative, l’étape de forte charge / pleine charge de la pile à combustible pour le quatrième mode de réalisation de l’invention ( ) avec en outre la présence de l’aérotherme 4. Sur cette figure, les traits noirs en gras représentent les conduites dans lesquelles circule un fluide, et les traits fins en gris représentent les conduites sans circulation de fluide. Pour ce mode de réalisation, seule la première pompe 2 est activée et le thermostat 3 est ouvert, le fluide de refroidissement circule alors dans la première pompe 2 et la pile à combustible 1, puis dans une première branche comprenant l’aérotherme 4, l’évaporateur 5, et en parallèle de la première branche dans une deuxième branche qui comporte le thermostat 3 et l’échangeur de chaleur 6. En outre, la vanne 13 est fermée. La représente, schématiquement et de manière non limitative, l’étape de forte charge / pleine charge de la pile à combustible pour le cinquième mode de réalisation ( ). Sur cette figure, les traits noirs en gras représentent les conduites dans lesquelles circule un fluide, et les traits fins en gris représentent les conduites sans circulation de fluide. Pour ce mode de réalisation, seules la première pompe 2 et la deuxième pompe 7 sont activées et le thermostat 3 est ouvert. En outre, la vanne 13 est ouverte mais impose le sens de la circulation du fluide. Dans le premier circuit, le fluide de refroidissement circule alors dans la première pompe 2 et la pile à combustible 1, puis dans une première branche comprenant l’aérotherme 4, l’évaporateur 5, et en parallèle de la première branche dans une deuxième branche qui comporte le thermostat 3 et l’échangeur de chaleur 6. Dans le deuxième circuit, le fluide de refroidissement circule alors successivement dans l’échangeur de chaleur 6, la deuxième pompe 7, le condenseur 8, les éléments supplémentaires à refroidir 9 et 10. Pour cette étape, le fluide de refroidissement du premier circuit est mélangé au fluide de refroidissement du deuxième circuit en entrée de l’échangeur de chaleur 6. En sortie de l’échangeur de chaleur 6, le fluide de refroidissement est séparé en deux portions, une pour le premier circuit et l’autre pour le deuxième circuit. En outre, l’invention concerne un véhicule, notamment un véhicule routier automobile ou poids lourd (ou également un car, un bateau, un avion, un aéroglisseur, un véhicule amphibie, etc.), comprenant une pile à combustible alimentant au moins une machine électrique, et un système de refroidissement selon l’une quelconque des variantes ou des combinaisons de variantes décrites ci-dessus. Pour ce mode de réalisation, l’échangeur de chaleur est agencé à proximité d’une arrivée d’air : en d’autres termes, l’échangeur de chaleur est un radiateur du véhicule. Le véhicule peut mettre en œuvre l’une des étapes du procédé selon l’une quelconque des variantes ou des combinaisons de variantes décrites précédemment. Alternativement, l’invention concerne également une pile à combustible pour un système stationnaire, la pile à combustible étant équipée d’un système de refroidissement selon l’une quelconque des caractéristiques précédentes. La pile à combustible peut mettre en œuvre l’une des étapes du procédé selon l’une quelconque des variantes ou des combinaisons de variantes décrites précédemment. Système de refroidissement d’une pile à combustible (1), notamment une pile à combustible apte à être embarquée dans un véhicule, de préférence une pile à combustible de type membrane échangeuse de protons, ou une pile à combustible à oxyde solide ou une pile à combustible à carbonate fondu, ledit système de refroidissement comprenant trois circuits (c1, c2, c3) fermés de circulation de fluide thermique, un premier circuit (c1) comprenant au moins une pile à combustible (1), un évaporateur (5), une première pompe (2), un unique thermostat (3) et un échangeur de chaleur (6), un deuxième circuit (c2) comprenant au moins un condenseur (8), une deuxième pompe (7) et un échangeur de chaleur (6) montés en série, et un troisième circuit (c3), selon le cycle de Rankine, comprenant au moins ledit évaporateur (5), une turbine (12), ledit condenseur (8), et une troisième pompe (11) montés en série, caractérisé en ce que : - un seul et unique fluide de refroidissement circule dans lesdits premier (c1) et deuxième (c2) circuits, et un fluide de travail circule dans ledit troisième circuit (c3), - ledit échangeur de chaleur (6) dudit premier circuit (c1) et ledit échangeur de chaleur (6) dudit deuxième circuit (c2) sont un seul et unique échangeur de chaleur (6), - ledit évaporateur (5) étant configuré pour que ledit fluide de refroidissement dudit premier circuit (c1) échange de la chaleur avec ledit fluide de travail dudit troisième circuit (c3), et - le condenseur (8) étant configuré pour que ledit fluide de refroidissement dudit deuxième circuit (c2) échange de la chaleur avec ledit fluide de travail dudit troisième circuit (c3). Système de refroidissement selon la revendication 1, dans lequel ledit premier circuit (c1) comprend un aérotherme (4), de préférence en série ou en parallèle dudit évaporateur (5). Système de refroidissement selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit deuxième circuit (c2) comprend au moins un élément à refroidir (9, 10), de préférence choisi une batterie électrique, préférentiellement une batterie électrique connectée à ladite pile à combustible (1), une machine électrique connectée à ladite pile à combustible (1), une alimentation en air ou oxygène pur de ladite pile à combustible (1), une évacuation d’air humide de ladite pile à combustible (1). Système de refroidissement selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit troisième circuit (c3) comprend au moins un élément à refroidir (14), de préférence une alimentation en air ou oxygène pur de ladite pile à combustible (1) et/ou une évacuation d’air humide de ladite pile à combustible (1). Système de refroidissement selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit thermostat (3) est un thermostat trois voies. Système de refroidissement selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel ledit thermostat (3) est un thermostat deux voies, et ledit deuxième circuit comprend une vanne bouchon à clapet anti-retour (13) limitant la circulation dans un sens unique. Procédé de refroidissement d’une pile à combustible mettant en œuvre le système selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’on met en œuvre une étape de montée en température de ladite pile à combustible (1), pendant laquelle on ferme ledit thermostat (3), et on active ladite première pompe (2). Procédé de refroidissement selon la revendication 7, dans lequel pendant l’étape de montée en température de ladite pile à combustible (1), on active en outre ladite deuxième pompe (7). Procédé de refroidissement d’une pile à combustible mettant en œuvre le système de refroidissement selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’on met en œuvre une étape de récupération d’énergie, pendant laquelle on ferme ledit thermostat (3) et on active lesdites première (2), deuxième (7) et troisième (11) pompes. Procédé de refroidissement d’une pile à combustible mettant en œuvre le système de refroidissement selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’on met en œuvre une étape de fonctionnement en pleine charge de ladite pile à combustible (1), pendant laquelle on ouvre ledit thermostat (3) et on active lesdites première (2) et deuxième (7) pompes. Véhicule, notamment véhicule automobile ou poids lourd, comprenant une pile à combustible (1) alimentant au moins une machine électrique, et un système de refroidissement selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel ledit échangeur de chaleur (6) est agencé à proximité d’une arrivée d’air.