Brevet FR3130929A1 — publié le 20230623

Dispositif de stockage et d’alimentation en hydrogène et ensemble correspondant Le dispositif de stockage et d’alimentation en hydrogène comprend : - un réservoir interne (13), délimitant intérieurement un volume de stockage (15); - un réservoir externe (17), un espace intermédiaire (19) séparant le réservoir interne (13) du réservoir externe (17) ; - un échangeur de chaleur (27), comportant un côté (29) de circulation d’hydrogène pourvu d’une entrée d’hydrogène (31); - un conduit (53) d’alimentation de l’échangeur de chaleur (27) en hydrogène comprenant un conduit externe (55) logé dans l’espace intermédiaire (19), le conduit externe (55) ayant : * un volume intermédiaire (57) ; * un tronçon amont (59) ayant une extrémité supérieure amont (61) traversant le réservoir interne (13) et raccordée fluidiquement au volume de stockage (15), et une extrémité inférieure amont (63) raccordée au volume intermédiaire (57) ; * un tronçon aval (65) raccordé au volume intermédiaire (57) et ayant une extrémité supérieure aval (83) raccordée à l’entrée d’hydrogène (31) ; l’extrémité supérieure aval (83) étant située à une première élévation (E1), l’extrémité supérieure amont (61) étant situé à une seconde élévation (E2), le volume intermédiaire (57) étant située à une troisième élévation (E3), inférieure aux première et seconde élévations (E1, E2). Figure pour l'abrégé : 2 Dispositif de stockage et d’alimentation en hydrogène et ensemble correspondant L’invention concerne en général un dispositif de stockage et d’alimentation en hydrogène , notamment en vue de l’alimentation d’une pile à combustible. Ce dispositif de stockage et d’alimentation en hydrogène, outre la présente demande, est protégé par les demandes suivantes, déposées le même jour, par le même déposant, et portant sur les aspects suivants : - une demande portant sur un dispositif de stockage et d’alimentation en hydrogène comportant un moyen pour réchauffer le fluide cryogénique sortant du réservoir intérieur, avant alimentation d’un échangeur de chaleur, ce moyen étant une alternative à celui de la présente demande ; cette demande porte la référence interne BFF21P0640 ; - une demande portant sur une unité de stockage d’un fluide cryogénique comportant un getter ou absorbeur de gaz dont le remplacement est facilité ; cette demande porte la référence interne BFF21P0639 ; - une demande portant sur une unité de stockage d’un fluide cryogénique comportant une suspension métallique du réservoir interne au réservoir externe ; cette demande porte la référence interne BFF21P0642 ; - une demande portant sur un ensemble comprenant une unité de stockage de fluide cryogénique et une vanne cryogénique ; cette demande porte la référence interne BFF21P0788 ; - une demande portant sur une unité de stockage d’un fluide cryogénique comportant au moins un réservoir additionnel pour allonger le temps de dormance ; cette demande porte la référence interne BFF21P0868. Les moteurs à combustion interne sont progressivement remplacés par des moteurs électriques pour la propulsion de véhicules, notamment de véhicules automobiles tels que des voitures individuelles, des véhicules utilitaires ou des camions, ou encore pour la propulsion de trains, de bateaux, etc. Une solution pour alimenter électriquement de tels moteurs consiste à embarquer une pile à combustible à bord du véhicule. Cette pile à combustible est alimentée par un gaz anodique qui est typiquement du dihydrogène, communément appelé hydrogène, et par un gaz cathodique qui est par exemple le dioxygène contenu dans l’air, communément appelé oxygène de l’air ou oxygène. L’hydrogène doit être stocké à bord du véhicule sous la forme la plus compacte possible, de manière à réduire les coûts et à optimiser l’utilisation de l’espace à bord du véhicule. Une possibilité pour réduire le volume occupé par la réserve d’hydrogène est de stocker l’hydrogène à très basse température, sous forme liquide. L’hydrogène est liquide, à pression ambiante, à une température proche de 20 K. Aucun élément contenant de l’hydrogène liquide ne doit être en contact direct avec l’air ambiant, du fait que ceci provoquerait une liquéfaction de l’air. En effet, l’air se liquéfie à partir de - 196° C, c’est-à-dire environ 77 K. L’air liquide peut contenir sous certaines conditions jusqu’à 50 % d’oxygène en masse, l’air liquide étant ainsi extrêmement oxydant. Il est donc impératif que le système d’alimentation en hydrogène de la pile à combustible à partir du dispositif de stockage d’hydrogène liquide ne présente aucune paroi en contact avec de l’air à une température inférieure à - 196° C. La pile à combustible fonctionne avec de l’hydrogène gazeux, à une température supérieure à - 40° C. Il existe donc un besoin pour un dispositif de stockage et d’alimentation en hydrogène, prévu pour le stockage d’hydrogène sous forme liquide et pour l’alimentation d’un organe de production d’électricité, tel qu’une pile à combustible, à partir du stockage d’hydrogène sous forme liquide, qui permette de garantir une absence de liquéfaction de l’air ambiant au contact des circuits contenant de l’hydrogène. A cette fin, l’invention porte sur un dispositif de stockage et d’alimentation en hydrogène, comprenant : - un réservoir interne, délimitant intérieurement un volume de stockage destiné à stocker de l’hydrogène liquide ; - un réservoir externe à l’intérieur duquel est agencé le réservoir interne, un espace intermédiaire séparant le réservoir interne du réservoir externe; - une isolation thermique interposée entre le réservoir interne et le réservoir externe ; - un échangeur de chaleur, comportant un côté de circulation d’hydrogène pourvu d’une entrée d’hydrogène et d’une sortie d’hydrogène, et un côté de circulation d’un fluide caloporteur; - un conduit d’alimentation de l’échangeur de chaleur en hydrogène comprenant un conduit externe logé dans l’espace intermédiaire, le conduit externe ayant : * un volume intermédiaire; * un tronçon amont ayant une extrémité supérieure amont traversant le réservoir interne et raccordée fluidiquement au volume de stockage, et une extrémité inférieure amont raccordée au volume intermédiaire; * un tronçon aval raccordé au volume intermédiaire et ayant une extrémité supérieure aval raccordée à l’entrée d’hydrogène ; l’extrémité supérieure aval étant située à une première élévation, l’extrémité supérieure amont étant situé à une seconde élévation, le volume intermédiaire étant située à une troisième élévation, inférieure aux première et seconde élévations. Le dispositif de stockage d’hydrogène liquide, comprenant un réservoir interne, un réservoir externe et une isolation thermique intermédiaire, permet une excellente isolation thermique pour l’hydrogène liquide stocké dans le volume de stockage du réservoir interne. L’air ambiant n’est jamais en contact direct avec la paroi du réservoir interne, du fait de la présence du réservoir externe et de l’isolation thermique existant entre le réservoir interne et le réservoir externe. L’échangeur de chaleur permet de réchauffer l’hydrogène liquide stocké dans le réservoir interne, et de porter cet hydrogène à une température compatible avec le fonctionnement d’un organe de production d’électricité tel qu’une pile à combustible. L’hydrogène circule depuis le volume de stockage jusqu’à l’entrée de l’échangeur de chaleur dans le conduit d’alimentation. La partie de ce conduit d’alimentation située à l’extérieur du réservoir interne est placée entre le réservoir interne et le réservoir externe, sans contact direct avec le réservoir externe. De ce fait, il n’y a pas de contact direct possible entre l’air ambiant et le conduit externe. Par ailleurs, le conduit externe est chauffé par rayonnement à partir du réservoir externe. Ceci contribue à faire que les gouttelettes d’hydrogène liquide qui pourraient être entrainées hors du volume de stockage avec l’hydrogène gazeux et qui circulent dans le conduit externe, soient évaporées avant d’atteindre l’entrée de l’échangeur de chaleur. Le conduit externe est agencé en V, le volume intermédiaire constituant le point bas, l’organe de fixation complémentaire et l’extrémité supérieure amont constituant les points haut. Ainsi, l’hydrogène liquide entraîné par l’hydrogène gazeux ne circule pas directement vers l’échangeur de chaleur, mais a tendance à s’accumuler au point bas, où il est évaporé du fait du chauffage par rayonnement thermique. Le dispositif peut en outre présenter les caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - l’échangeur de chaleur comprend un organe de fixation autour de l’entrée d’hydrogène, le dispositif de stockage et d’alimentation comprenant un organe de fixation complémentaire solidaire du réservoir externe et fixé à l’organe de fixation ; - l’organe de fixation complémentaire est situé proche d’un sommet du réservoir externe ; - le volume intermédiaire est un séparateur liquide-gaz ; - le volume intermédiaire comprend une partie inférieure de collecte du liquide et une partie supérieure à laquelle sont raccordées le tronçon amont et le tronçon aval, la partie inférieure présentant de préférence un volume supérieur à la partie supérieure ; - le réservoir interne comporte une virole cylindrique d’axe horizontal et deux fonds fermant deux extrémités axiales de la virole cylindrique, le conduit externe étant agencée en vis-à-vis d’un des fonds ; - le conduit d’alimentation comprend un conduit interne, logé dans un ciel du volume de stockage, et présentant des orifices débouchant dans le volume de stockage, l’extrémité supérieure amont du tronçon amont étant raccordée fluidiquement au conduit interne ; - une différence entre la seconde élévation et la troisième élévation est supérieure à 150 mm ; - le côté de circulation d’hydrogène comprend une pluralité de tubes de circulation d’hydrogène et un collecteur de distribution de l’hydrogène dans les tubes dans lequel débouche l’entrée d’hydrogène, le côté de circulation du fluide caloporteur comprenant une double enveloppe isolant le collecteur de distribution de l’hydrogène d’une atmosphère extérieure. Selon un second aspect, l’invention porte sur un ensemble : - une pile à combustible ayant un circuit de gaz anodique pourvu d’une entrée de gaz anodique et un circuit de refroidissement de pile ayant une entrée de refroidissement et une sortie de refroidissement; - un dispositif de stockage et d’alimentation en hydrogène selon l’une quelconque des revendications précédentes, la sortie d’hydrogène du côté de circulation d’hydrogène de l’échangeur de chaleur étant raccordée fluidiquement à l’entrée de gaz anodique; - un circuit de fluide caloporteur comprenant : * un vase d’expansion ayant une sortie de vase et une entrée de vase raccordée fluidiquement à la sortie de refroidissement, * un organe de circulation de fluide caloporteur ayant une aspiration raccordée fluidiquement à la sortie de vase, et un refoulement raccordé fluidiquement à une entrée de fluide caloporteur du côté de circulation de fluide caloporteur de l’échangeur de chaleur, et * un organe d’orientation ayant une entrée raccordée fluidiquement à une sortie de fluide caloporteur du côté de circulation de fluide caloporteur de l’échangeur de chaleur, une première sortie raccordée fluidiquement à l’entrée de vase et une seconde sortie raccordée fluidiquement à l’entrée de refroidissement du circuit de refroidissement de pile, l’organe d’orientation étant configuré pour raccorder fluidiquement l’entrée sélectivement à la première sortie ou à la seconde sortie.. Cet ensemble peut en outre présenter la caractéristique suivante : l’échangeur de chaleur comprend un organe de chauffage électrique agencé pour chauffer électriquement l’hydrogène, l’ensemble comprenant un contrôleur configuré pour sélectivement : - activer l’organe de chauffage électrique et raccorder fluidiquement l’entrée de l’organe d’orientation à la première sortie; ou - arrêter l’organe de chauffage électrique et raccorder fluidiquement l’entrée de l’organe d’orientation à la seconde sortie. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : La est une représentation schématique d’un ensemble conforme à l’invention, comprenant une pile à combustible alimentée en hydrogène par un dispositif de stockage et d’alimentation, et un circuit de fluide caloporteur ; La est une vue de face du dispositif de stockage et d’alimentation de la , le fond du réservoir externe n’étant pas représenté pour laisser apparaître la partie externe du conduit d’alimentation de l’échangeur de chaleur en hydrogène ; La est une vue en perspective montrant le fond du réservoir interne et la partie interne du conduit d’alimentation de l’échangeur de chaleur en hydrogène de la ; La est une vue en perspective du conduit d’alimentation de l’échangeur de chaleur en hydrogène des figures 2 et 3 ; La est une vue en coupe de l’échangeur de chaleur des figures 1 et 2, prise selon l’axe central de l’échangeur de chaleur ; et La est une vue en perspective du faisceau de tubes de l’échangeur de chaleur de la . L’ensemble 1 illustrée sur la comprend une pile à combustible 3, un dispositif de stockage et d’alimentation en hydrogène 5, et un circuit de fluide caloporteur 7. Cet ensemble 1 est typiquement prévu pour être embarqué à bord d’un véhicule ayant un moteur à propulsion électrique, par exemple un véhicule automobile, un train, un bateau ou tout autre véhicule. Le véhicule automobile est par exemple une voiture, un véhicule utilitaire, un camion, etc. La pile à combustible 3 est configurée pour produire de l’électricité, et alimenter le moteur à propulsion électrique. La pile à combustible 3 comporte un circuit de gaz anodique 9 et un circuit de refroidissement de pile 11. La pile à combustible 3 comporte encore un circuit de gaz cathodique, non représenté. Le circuit de gaz anodique 9 est alimenté en hydrogène par le dispositif de stockage et d’alimentation 5. Le circuit de gaz cathodique est alimenté en un gaz oxydant, ce gaz oxydant étant typiquement de l’oxygène. La pile à combustible 3 comporte une pluralité de cellules, chacune équipée d’une anode et d’une cathode. Le circuit de gaz anodique 9 fourni de l’hydrogène à l’anode, l’hydrogène étant décomposé à l’anode en protons H + . Les protons H + migrent à travers une barrière jusqu’à la cathode, et se combinent à la cathode avec l’oxygène circulant dans le circuit de gaz cathodique pour produire de la vapeur d’eau. Le circuit de refroidissement de pile 11 est agencé pour refroidir les cellules de la pile à combustible 3. Les réactions chimiques, de type oxydo-réduction, intervenant à l’anode et à la cathode créent un courant électrique. Comme visible sur les figures 1 et 2, le dispositif de stockage et d’alimentation en hydrogène 5 comprend un réservoir interne 13 délimitant intérieurement un volume 15 de stockage, destiné à stocker de l’hydrogène liquide. Le dispositif de stockage et d’alimentation 5 comprend encore un réservoir externe 17, à l’intérieur duquel est agencé le réservoir interne 13, ainsi qu’un espace intermédiaire 19 séparant le réservoir interne 13 du réservoir externe 17. Une isolation thermique 21 ( ) est interposée entre le réservoir interne 13 et le réservoir externe 17. Le réservoir interne 13 est typiquement d’axe horizontal. Il comporte une virole cylindrique 23 et deux fonds 25 fermant les deux extrémités de la virole cylindrique 23. La virole cylindrique 23 présente son axe central Y horizontal. Le réservoir externe 17 présente une forme similaire à celle du réservoir interne, avec une virole cylindrique ayant l’axe Y comme axe central, fermée par deux fonds bombés à ses extrémités. Le réservoir externe 17 est sans contact direct avec le réservoir interne 13. On entend par là que le réservoir interne 13 et le réservoir externe 17 ne sont en contact mécaniquement l’un avec l’autre que par l’intermédiaire de suspensions 26, l’isolation thermique 21 n’étant pas en contact direct avec le réservoir externe 17. Les suspensions 26 sont agencées pour minimiser les transferts de chaleur du réservoir externe 17 vers le réservoir interne 13. L’isolation thermique 21 comporte une pluralité de feuilles métallique superposées les unes sur les autres, avec interposition de couches de fibre. Cette isolation thermique 21 est placée sur la surface externe du réservoir interne 13. Par ailleurs, l’espace intermédiaire 19 est maintenue sous un vide poussé, de manière à limiter fortement les transferts thermiques par convection depuis le réservoir externe 17 vers le réservoir interne 13. Le dispositif de stockage et d’alimentation 5 comprend encore un échangeur de chaleur 27, comportant un côté de circulation d’hydrogène 29 pourvu d’une entrée d’hydrogène 31 et d’une sortie d’hydrogène 33, et un côté de circulation de fluide caloporteur 35. L’échangeur de chaleur 27 comporte un organe de fixation 37 agencé autour de l’entrée d’hydrogène 31 ( ). Cet organe de fixation 37 est typiquement une bride. Le dispositif de stockage et d’alimentation 5 comprend un organe de fixation complémentaire 39 solidaire du réservoir externe 17 et fixé à l’organe de fixation 37. L’organe de fixation complémentaire 39 est typiquement une bride. L’organe de fixation 37 et l’organe de fixation complémentaire 39 sont fixés l’un à l’autre par tous moyens adaptés, par exemple par soudage ou par des organes amovibles tels que des vis. L’organe de fixation 37 et l’organe de fixation complémentaire 39 présentent des orifices internes respectifs, placés en coïncidence l’un avec l’autre. Dans l’exemple représenté, l’entrée d’hydrogène 31 est de forme tubulaire et est engagée dans les orifices internes de l’organe de fixation 37 et de l’organe de fixation complémentaire 39. L’organe de fixation complémentaire 39 est fixé sur la surface externe du réservoir externe 17, par tous moyens adaptés. Le dispositif de stockage et d’alimentation 5 comprend par ailleurs un conduit 53 d’alimentation de l’échangeur de chaleur 27 en hydrogène, représenté sur les 2 à 4. Le conduit d’alimentation 53 comprend un conduit externe 55, logé dans l’espace intermédiaire 19. Le conduit externe 55 est sans contact avec le réservoir externe 17. On entend par là qu’il n’existe pas de contact mécanique directe entre le réservoir externe 17 et le conduit externe 55. Le conduit externe 55 comporte : - un volume intermédiaire 57 ; - un tronçon amont 59, ayant une extrémité supérieure amont 61 traversant le réservoir interne 13 et raccordée fluidiquement au volume de stockage 15, et une extrémité inférieure amont 63 raccordée au volume intermédiaire 57 ; - un tronçon aval 65 raccordé au volume intermédiaire 57 et ayant une extrémité supérieure aval 83 raccordée à l’entrée d’hydrogène 31. L’extrémité supérieure aval 83 est située à une première élévation E1 ( ). L’extrémité supérieure amont 61 étant situé à une seconde élévation E2. Le volume intermédiaire 57 est situé à une troisième élévation E3, inférieure aux première et seconde élévations E1 et E2. Les élévations E1, E2 et E3 sont prises par rapport à un même niveau de référence, par exemple le niveau d’un plancher sous le réservoir externe 17. Elles sont prises suivant la direction verticale, qui est typiquement la direction normale au plancher sous le réservoir externe 17. Pour évaluer les élévations E1, E2 et E3, on considère typiquement le centre géométrique de l’extrémité supérieure aval 83, de l’extrémité supérieure amont 61 et du volume intermédiaire 57. Comme visible sur la , le conduit externe 55 a donc une forme générale en V pointant vers le sol, le volume intermédiaire 57 constituant le point bas du conduit externe 55. L’hydrogène liquide entraîné avec l’hydrogène gazeux dans le conduit externe 55 et se déposant sur la surface interne de celui-ci va donc ruisseler et s’accumuler dans le volume intermédiaire 57. La différence entre la seconde élévation E2 et la troisième élévation E3 est de préférence supérieure à 150 mm. Dans l’exemple représenté, le volume intermédiaire 57 est situé verticalement sous l’axe central Y. Ceci contribue à obtenir que les gouttelettes d’hydrogène liquide entraînées dans le conduit externe 55 se déposent sur la surface interne du conduit externe 55 et ne soient pas entraînées directement jusqu’à l’entrée de l’échangeur de chaleur 27. Ceci contribue également au fait que le parcours le long du conduit interne 55 soit suffisamment long pour permettre une évaporation des gouttelettes de liquide, et un échauffement de l’hydrogène gazeux. Le volume intermédiaire 57 est un séparateur liquide-gaz. Le volume intermédiaire 57 comprend une partie inférieure 67 de collecte du liquide et une partie supérieure 69 à laquelle sont raccordées le tronçon amont 59 et le tronçon aval 65. La partie supérieure 69 présente une hauteur inférieure à 50 % de la hauteur totale du volume intermédiaire 57, de préférence inférieure à 33 % de la hauteur totale, encore de préférence inférieure à 25 % de la hauteur totale. Ainsi, la partie inférieure 67 présente de préférence un volume supérieur à la partie supérieure 69. La présence du volume intermédiaire 57 est particulièrement avantageuse quand un bouchon de liquide venant du volume de stockage 15 arrive dans le conduit externe 55. Le volume intermédiaire 57 permet de séparer l’hydrogène liquide de l’hydrogène gazeux. Le liquide s’accumule dans la partie inférieure 67 du volume intermédiaire 57 alors que le gaz circule directement du tronçon amont 59 au tronçon aval 65. Le liquide reste dans le volume intermédiaire 57 jusqu’à évaporation. Le conduit d’alimentation 53 comprend un conduit interne 71, logé dans un ciel 73 du volume de stockage 15, et présentant des orifices 75 débouchant dans le volume de stockage 15. Le ciel 73 du volume de stockage 15 correspond à la zone supérieure du volume du stockage 15, qui n’est pas occupée par le liquide, et qui ne contient donc que de l’hydrogène gazeux. En d’autres termes, le conduit interne 71 n’est pas noyé dans l’hydrogène liquide, mais se situe au-dessus de la surface libre du volume d’hydrogène liquide. Le conduit interne 71 est typiquement rectiligne. Il est avantageusement sensiblement horizontal et s’étend sur la plus grande partie de la longueur du réservoir interne 13. Avantageusement, le conduit interne 71 s’étend sur toute la longueur du réservoir interne 13. En variante, il est plus court. Les orifices 75 sont répartis sur la longueur du conduit interne 71, typiquement régulièrement répartis. Avantageusement, ils sont tournés vers le haut, c’est-à-dire d’un côté opposé au volume d’hydrogène liquide. L’extrémité supérieure amont 61 du tronçon amont 59 est raccordée fluidiquement au conduit interne 71. Plus précisément, le conduit d’alimentation 53 comporte un conduit coudé 77, raccordant le conduit interne 71 à l’extrémité supérieure amont 61. Le conduit coudé 77 est raccordé directement à une extrémité du conduit interne 71. Le conduit interne 71 est fermé à son extrémité 79 opposée au conduit coudé 77. L’extrémité 79 est écrasée et forme une queue de carpe. L’extrémité supérieure amont 61 traverse le réservoir interne 13 La traversée du réservoir interne 13 est réalisée de manière étanche. Le conduit coudé 77 présente une forme complexe, déterminée par les positions respectives de l’extrémité supérieure amont 61 et du conduit interne 71. Dans l’exemple représenté, il présente une forme générale en S. Le tronçon aval 65 présente une extrémité inférieure aval 81 directement raccordée au volume intermédiaire 57. Son extrémité supérieure aval 83 est directement raccordée à l’entrée d’hydrogène 31. Le tronçon aval 65 traverse sans contact direct le réservoir externe 17. Le tronçon aval 65 passe à travers un orifice du réservoir externe 17, placé en coïncidence avec l’orifice interne de l’organe de fixation complémentaire 39. L’organe de fixation complémentaire 39 est situé proche du sommet du réservoir externe 17. On entend par là que, comme visible sur la , l’élévation E1 est comprise entre 80 % et 100 % de l’élévation Emax du sommet 85 du réservoir externe 17. L’organe de fixation complémentaire 39 par ailleurs est situé angulairement autour de l’axe central Y du réservoir interne 13 à un point formant, avec le sommet 85, un angle compris entre 0° et 60°, par exemple un angle d’environ 45°. Le conduit externe 55 étant agencée en vis-à-vis d’un des fonds 25 du réservoir interne 13. Plus précisément, il est agencé entre ledit fond 25 et le fond 87 du réservoir externe 17 situé en vis-à-vis du fond 25 du réservoir interne 13. Le conduit externe 55 est ainsi chauffé par rayonnement thermique à partir du fond 87 du réservoir externe 17. Le conduit externe 55 est entièrement agencé en vis-à-vis du fond 87, sauf l’extrémité supérieure aval 83 du tronçon aval 65 raccordée à l’entrée d’hydrogène 31. Celle-ci est agencée entre la virole cylindrique 23 du réservoir interne 13 et la virole cylindrique du réservoir externe 17. Le tronçon aval 65 présente une forme complexe, fonction notamment de la position du volume intermédiaire 57, et de la position angulaire de l’organe de fixation complémentaire 39. Le côté de circulation d’hydrogène 29 de l’échangeur de chaleur 27 comprend une pluralité de tubes de circulation d’hydrogène 89 et un collecteur 90 de distribution de l’hydrogène dans les tubes 89. Il comporte également un collecteur de sortie 91, collectant l’hydrogène sortant des tubes 89. La sortie d’hydrogène 33 de l’échangeur de chaleur 27 débouche dans le collecteur de sortie 91. Chaque tube 89 présente une forme générale en U avec une première partie de tube 92 rectiligne débouchant dans le collecteur de distribution 90, une seconde partie de tube 93 rectiligne débouchant dans le collecteur de sortie 91, et une partie intermédiaire 94 de forme complexe raccordant l’une à l’autre les parties de tube 92 et 93. Les parties de tube 92, 93 de tous les tubes 89 sont parallèles à une même direction X, matérialisée sur les figures 5 et 6. Les collecteurs de distribution et de sortie 90, 91 sont situés à une première extrémité de l’échangeur de chaleur 27 suivant la direction X. Les parties intermédiaires 94 des différents tubes 89 forment un chignon agencé à la seconde extrémité de l’échangeur de chaleur 27, la seconde extrémité étant opposée aux collecteurs de distribution et de sortie 90, 91 suivant la direction X. Le côté de circulation du fluide caloporteur 35 comporte un corps 95 de forme tubulaire, allongé selon la direction X. Il délimite intérieurement un volume de circulation pour le fluide caloporteur. Le corps 95 présente une ouverture 96 du côté des collecteurs de distribution et de sortie 90, 91. Il est fermé par un fond 97 du côté du chignon constitué par les parties intermédiaires 94 des tubes 89. L’ouverture 96 est fermée par une plaque 98, percée de trous 99 ( ). Les extrémités des parties de tube 92, 93 sont engagées et rigidement fixées chacune dans un des trous 99. Les extrémités des parties de tube 92 sont rassemblées dans une zone de la plaque 98 qui délimite un côté du collecteur de distribution 90. De manière analogue, les extrémités des parties de tube 93 sont rassemblées dans une zone de la plaque 98 qui délimite un côté du collecteur de sortie 91. Les tubes 89 sont entièrement logés dans le corps 95, sans contact direct entre les tubes 89 et le corps 95 ou le fond 97. Le côté 35 de circulation du fluide caloporteur comprend une double enveloppe 100 ( ), isolant le collecteur de distribution d’hydrogène 90 de l’atmosphère extérieure. Dans l’exemple représenté, la double enveloppe 100 délimite un volume tubulaire dont une extrémité constitue l’entrée d’hydrogène 31. Une autre extrémité du volume tubulaire est fermée partiellement par la plaque 98 et partiellement par une plaque 101 séparant les collecteurs de distribution et de sortie 90, 91 l’un de l’autre. Ce volume tubulaire constitue le collecteur de distribution 90. L’organe de fixation 37 est fixé autour de la double enveloppe 100. Le côté 35 de circulation du fluide caloporteur présente une entrée de fluide caloporteur 102 et une sortie de fluide caloporteur 103. L’entrée de fluide caloporteur 102 débouche directement dans la double enveloppe 100. La double enveloppe 100 présente une sortie de fluide caloporteur 103 qui débouche dans le volume interne du corps 95, à une extrémité de celui-ci. La sortie de fluide caloporteur 103 est ménagée à l’extrémité du corps 95 opposée à l’entrée de fluide caloporteur 102 suivant la direction X. Elle est par exemple ménagée dans le fond 97. L’échangeur de chaleur 27 comporte encore une pluralité de plaques entretoises 104, disposées à l’intérieur du corps 95 et réparties suivant la direction X. Ces plaques entretoises 104 sont sensiblement perpendiculaires à la direction X. Elles présentent des trous, recevant les parties de tube 92, 93. Elles maintiennent ainsi en position les parties de tube 92, 93 les unes par rapport aux autres, et en position par rapport au corps 95. Chaque plaque entretoise 104 ne s’étend que sur une partie de la section interne du corps 95, de telle sorte que le fluide caloporteur circule en chicane à l’intérieur du corps 95, depuis la double enveloppe 100 jusqu’à la sortie de fluide caloporteur 103. L’échangeur de chaleur 27 comporte encore un organe de chauffage électrique 105, agencé pour chauffer électriquement l’hydrogène. Cet organe de chauffage électrique 105 est de tout type adapté. Typiquement, il chauffe de manière résistive. L’organe de chauffage électrique 105 est engagé à l’intérieur du corps 95 à travers un orifice 106 ménagé dans le fond 97. Il comporte une partie de chauffage active 107, dégageant de la chaleur. Cette partie de chauffage active 107 s’étend selon l’axe central X de l’échangeur de chaleur 27, à partir de l’orifice 106, sur la plus grande partie de la longueur du corps 95. L’organe de chauffage électrique 105 comporte également une partie de raccordement 108, située à l’extérieur du corps 95. La partie de chauffage active 107 est raccordée électriquement à une source de courant, qui peut être la pile à combustible 3, à travers la partie de raccordement 108. Les parties de tube 92, 93 sont agencées en un cercle autour de la partie de chauffage active 107. Le chignon constitué par les parties intermédiaires 94 est agencé en couronne autour de la partie de chauffage active 107. Le fluide caloporteur est typiquement de l’eau, comportant de préférence un antigel. Le circuit de fluide caloporteur 7, comme illustré sur la , comprend un vase d’expansion 109, ayant une sortie de vase 111 et une entrée de vase 113. Le circuit de refroidissement de pile 11 présente quant à lui une entrée de refroidissement 115 et une sortie de refroidissement 117. L’entrée de vase 113 est raccordée fluidiquement à la sortie de refroidissement 117. Le circuit de fluide caloporteur 7 comporte encore un organe de circulation de fluide caloporteur 119, ayant une aspiration 121 raccordée fluidiquement la sortie de vase 111, et un refoulement 123 raccordé fluidiquement à l’entrée de fluide caloporteur 102 du côté de circulation de fluide caloporteur 35 de l’échangeur de chaleur 27. L’organe de circulation de fluide caloporteur 119 est typiquement une pompe, de tout type adapté. Le circuit de fluide caloporteur 7 comporte encore un organe d’orientation 125 ayant une entrée 127 raccordé fluidiquement à la sortie de fluide caloporteur 103 du côté de circulation de fluide caloporteur 35 de l’échangeur de chaleur 27. L’organe d’orientation 125 comporte encore une première sortie 129 raccordée fluidiquement à l’entrée de vase 113, et une seconde sortie 131 raccordée fluidiquement à l’entrée de refroidissement 115 du circuit de refroidissement de pile 11. L’organe d’orientation 125 est configuré pour raccorder fluidiquement l’entrée 127 sélectivement à la première sortie 129 ou à la seconde sortie 131. L’organe d’orientation 125 est typiquement une vanne trois voies. Par ailleurs, comme illustré sur la , la sortie d’hydrogène 33 du côté de circulation d’hydrogène 29 de l’échangeur de chaleur 27 est raccordée fluidiquement à l’entrée de gaz anodique 133 du circuit de gaz anodique 9 de la pile à combustible 3. Ce circuit de gaz anodique 9 présente une sortie de gaz anodique non représentée. L’ensemble 1 comporte également un contrôleur 135. Le contrôleur 135 pilote au moins l’organe de chauffage électrique 105 et l’organe d’orientation 125, en fonction d’informations reçus du ou des calculateurs de bord du véhicule. Le contrôleur 135 est notamment configuré pour sélectivement : - Activer l’organe de chauffage électrique 105 et raccorder fluidiquement l’entrée 127 de l’organe d’orientation à la première sortie 129 ; ou - Arrêter l’organe de chauffage électrique 105 et raccorder fluidiquement l’entrée 127 de l’organe d’orientation 125 à la seconde sortie 131. Une vanne 137 est intercalée entre la sortie d’hydrogène 33 et l’entrée de gaz anodique 133. Le fonctionnement l’ensemble 1 va maintenant être décrit. En fonctionnement normal de la pile à combustible 3, l’hydrogène gazeux remplissant le ciel 73 du réservoir intérieur 13 pénètre dans le conduit interne 71 à travers les orifices 75. La pression d’hydrogène dans le réservoir intérieur 13 est réglée par le biais d’un organe de chauffage non représenté configuré pour chauffer l’hydrogène liquide stocké dans le réservoir intérieur 13. L’hydrogène gazeux s’écoule du conduit interne 71 au conduit coudé 77, puis à travers le conduit externe 55. Il est réchauffé en traversant le conduit externe 55, par rayonnement thermique à partir du fond 87 du réservoir externe 17. Les gouttelettes d’hydrogène liquide éventuellement entrainées avec l’hydrogène gazeux sont évaporées au cours du passage à travers le conduit externe 55. Si une quantité importante de liquide est entrainée dans le conduit interne 71 et constitue un bouchon se déplaçant le long du conduit externe 55, le déplacement de ce bouchon est arrêté quand il atteint le volume intermédiaire 57. Le liquide est collecté dans la partie inférieure 67 du volume intermédiaire 57, le gaz propulsant le bouchon de liquide traversant directement le volume intermédiaire, du tronçon amont 59 au tronçon aval 65. Le liquide collecté dans la partie inférieure 67 du volume intermédiaire 57 est réchauffé par rayonnement thermique et se vaporise. L’hydrogène gazeux sort du conduit d’alimentation 53 et pénètre dans l’échangeur de chaleur 27 par l’orifice d’entrée d’hydrogène 31. Il pénètre directement dans le collecteur de distribution d’hydrogène 90. A partir de ce collecteur, il est distribué dans les tubes 89 de circulation d’hydrogène. Il parcourt les tubes 89 jusqu’au collecteur de sortie 91. A la sortie des tubes 89, l’hydrogène gazeux est à une température proche de 0°C (pour éviter la création d’un bloc de glace), la température possiblement et transitoirement pouvant atteindre un minimum de l’ordre de - 40° C. L’hydrogène, dans son parcours depuis le volume de stockage 15 jusqu’à la sortie d’hydrogène 33, n’est jamais en contact avec une surface baignée par l’air ambiant. En effet, le conduit externe 55 est isolé de l’air ambiant par le réservoir externe 17. Le collecteur de distribution d’hydrogène 90 est isolé de l’air ambiant par la double enveloppe 100. Les tubes 89 sont isolés de l’air ambiant grâce au liquide de refroidissement contenu dans le corps 95. Ainsi, tout risque de liquéfaction de l’air au contact de l’hydrogène est écarté. Le fluide caloporteur est refoulé par l’organe de circulation 119 jusqu’à l’entrée de fluide caloporteur 102. Il s’écoule dans la double enveloppe 100 puis à l’intérieur du corps 95 jusqu’à la sortie de fluide caloporteur 103. Il cède sa chaleur à l’hydrogène gazeux circulant dans les tubes 89. En fonctionnement normal de la pile à combustible 3, le contrôleur 135 maintient l’organe de chauffage électrique 105 inactif et pilote l’organe d’orientation 125 de manière à raccorder fluidiquement l’entrée 127 à la seconde sortie 131. Le fluide caloporteur sortant de l’échangeur de chaleur 27 circule ainsi jusqu’à l’entrée de refroidissement 115 du circuit de refroidissement de pile 11. Le fluide caloporteur circule ensuite à l’intérieur de la pile à combustible 3 jusqu’à la sortie de refroidissement 117. Il est réchauffé par la chaleur généré par la pile à combustible 3. A partir de la sortie de refroidissement 117, il circule jusqu’à l’entrée 113 du vase d’expansion 109, puis à partir la sortie 111 du vase d’expansion 109 jusqu’à l’aspiration 121 de l’organe de circulation de fluide caloporteur 119. Au démarrage du véhicule, plus précisément au démarrage de la pile à combustible 3, cette pile à combustible 3 ne peut pas fournir, au circuit de fluide caloporteur 7, une quantité de chaleur suffisante pour réchauffer l’hydrogène. Dans ce cas, le contrôleur 135 active l’organe de chauffage électrique 105, et contrôle l’organe d’orientation 125 de manière à raccorder fluidiquement l’entrée 127 à la première sortie 129. Le fluide caloporteur sortant de l’échangeur de chaleur 27 par la sortie de fluide caloporteur 103 est orienté directement par l’organe d’orientation 125 jusqu’à l’entrée de vase 113, sans passer à travers la pile à combustible 3. Il circule ensuite directement à partir de la sortie de vase 111 jusqu’à l’aspiration de l’organe de circulation 119 puis à l’entrée de fluide caloporteur 102. L’hydrogène circulant à l’intérieur de l’échangeur de chaleur 27 est réchauffé par la chaleur cédé par l’organe de chauffage électrique 105. Le contrôleur 135 commande le retour à la marche normal décrite plus haut par exemple après une certaine durée de fonctionnement de la pile à combustible 3, ou quand la pile à combustible 3 a atteint une température suffisante, ou sur la base de tout autre critère adapté. Le dispositif de stockage et d’alimentation en hydrogène 5 et l’ensemble 1 décrit ci-dessus présente de multiples avantages. Comme indiqué plus haut, l’hydrogène très froid provenant du volume de stockage n’est jamais en contact avec une paroi baignée par l’air ambiant, de tel sorte que les risques de liquéfaction de l’air ambiant sont éliminés. L’existence d’un volume intermédiaire faisant office de séparateur gaz-liquide dans le conduit externe contribue à éviter le primage, c’est-à-dire contribue à éviter l’arrivée d’hydrogène liquide à l’entrée de l’échangeur. Cet échangeur fonctionne uniquement en phase gazeuse, ce qui simplifie considérablement la conception de l’échangeur et son fonctionnement. Quelques petites gouttelettes d’hydrogène peuvent s’y introduire mais cet échangeur n’est pas un évaporateur, c’est-à-dire qu’il n’est pas dimensionné pour évaporer 100 % un flux constitué d’hydrogène liquide. Le volume intermédiaire permet d’éviter le fonctionnement en caloduc. Plus précisément, c’est l’ensemble des tronçons amont et aval et du volume intermédiaire qui interdisent le fonctionnement typique d’un caloduc. Un caloduc classiquement contient un fluide sous vide, ce fluide étant à la fois sous forme vapeur et liquide. Pour qu’un tube fonctionne comme un caloduc, il faut que le fluide soit en contact avec une source froide, suffisamment froide pour que le fluide soit sous forme liquide à la pression courante, et que l’autre côté soit suffisamment froid pour qu’il soit liquide à cette pression. Entre les deux côtés, il va se créer un échange très fort dépendant principalement de la profondeur de ces sources. La vapeur va du côté froid par le centre du tube et se condense au contact du côté froid. Elle revient alimenter la partie chaude en coulant le long de la paroi du tube. Le fait d’avoir un tube vertical et un volume avec un changement de section permet d’éviter ce phénomène qui pomperait le froid du réservoir. Par ailleurs, le conduit d’alimentation de l’échangeur de chaleur en hydrogène, et l’échangeur de chaleur lui-même, contiennent un volume connu d’hydrogène gazeux, qui peut être considéré comme un volume tampon. Lors d’un arrêt de la pile à combustible, il n’y a plus de consommation d’hydrogène. Il est nécessaire alors de s’assurer que, pendant cet arrêt, il n’y a pas d’échange entre l’hydrogène gazeux et l’hydrogène liquide, qui pourrait congeler l’échangeur et liquéfier l’air ambiant. L’existence du volume tampon permet d’éviter un tel effet. Il est ainsi possible d’éviter d’implanter en amont de l’échangeur de chaleur une vanne cryogénique, extrêmement coûteuse à fabriquer. La vanne 137 isolant la sortie d’hydrogène de l’échangeur de chaleur de l’entrée de gaz anodique est implantée après l’échangeur de chaleur, dans la zone de température normal. Elle est donc beaucoup moins coûteuse qu’une vanne cryogénique. En effet, à l’arrêt et en l’absence d’un effet caloduc, l’hydrogène gazeux se trouve dans l’échangeur de chaleur et aussi dans une partie du tronçon aval le précédant. Ainsi, il n’y aura pas de mouvement de gaz. Les gaz chauds se trouvent au plus haut et sont séparés par gravité des gaz froids. La faible conductivité intrinsèque des gaz contribue également à ce résultat. Autrement dit, les gaz occupant les deux zones n’ont pas de raison de se mélanger et le chemin thermique le long des tubes est suffisamment long pour éviter que le contact thermique provoque la congelation de l’eau de réchauffage. Le fait que le conduit externe soit en V, avec un point bas, contribue à limiter l’arrivée d’hydrogène liquide à l’entrée de l’échangeur de chaleur. Le fait que le conduit interne soit logé dans le ciel du volume de stockage contribue à limiter le risque que du liquide soit entrainé vers l’échangeur de chaleur. Le fait que le conduit interne soit sensiblement horizontal et s’étende sur la plus grande partie de la longueur du réservoir interne, permet également d’éviter la formation de bouchon de liquide à l’intérieur du conduit d’alimentation, notamment lors de mouvements du liquide à l’intérieur du volume de stockage dus à des freinages ou des accélérations. Dispositif de stockage et d’alimentation en hydrogène, le dispositif (5) comprenant : - un réservoir interne (13), délimitant intérieurement un volume de stockage (15) destiné à stocker de l’hydrogène liquide ; - un réservoir externe (17) à l’intérieur duquel est agencé le réservoir interne (13), un espace intermédiaire (19) séparant le réservoir interne (13) du réservoir externe (17) ; - une isolation thermique (21) interposée entre le réservoir interne (13) et le réservoir externe (17) ; - un échangeur de chaleur (27), comportant un côté (29) de circulation d’hydrogène pourvu d’une entrée d’hydrogène (31) et d’une sortie d’hydrogène (33), et un côté de circulation d’un fluide caloporteur (35); - un conduit (53) d’alimentation de l’échangeur de chaleur (27) en hydrogène comprenant un conduit externe (55) logé dans l’espace intermédiaire (19), le conduit externe (55) ayant : * un volume intermédiaire (57) ; * un tronçon amont (59) ayant une extrémité supérieure amont (61) traversant le réservoir interne (13) et raccordée fluidiquement au volume de stockage (15), et une extrémité inférieure amont (63) raccordée au volume intermédiaire (57) ; * un tronçon aval (65) raccordé au volume intermédiaire (57) et ayant une extrémité supérieure aval (83) raccordée à l’entrée d’hydrogène (31) ; l’extrémité supérieure aval (83) étant située à une première élévation (E1), l’extrémité supérieure amont (61) étant situé à une seconde élévation (E2), le volume intermédiaire (57) étant située à une troisième élévation (E3), inférieure aux première et seconde élévations (E1, E2). Dispositif de stockage et d’alimentation selon la revendication 1, dans lequel l’échangeur de chaleur (27) comprend un organe de fixation (37) autour de l’entrée d’hydrogène (31), le dispositif de stockage et d’alimentation (5) comprenant un organe de fixation complémentaire (39) solidaire du réservoir externe (17) et fixé à l’organe de fixation (37). Dispositif de stockage et d’alimentation selon la revendication 2 précédentes, dans lequel l’organe de fixation complémentaire (39) est situé proche d’un sommet du réservoir externe (17). Dispositif de stockage et d’alimentation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le volume intermédiaire (57) est un séparateur liquide-gaz. Dispositif de stockage et d’alimentation selon la revendication 4, dans lequel le volume intermédiaire (57) comprend une partie inférieure (67) de collecte du liquide et une partie supérieure (69) à laquelle sont raccordées le tronçon amont (59) et le tronçon aval (65), la partie inférieure (67) présentant de préférence un volume supérieur à la partie supérieure (69). Dispositif de stockage et d’alimentation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le réservoir interne (13) comporte une virole cylindrique d’axe horizontal (23) et deux fonds (25) fermant deux extrémités axiales de la virole cylindrique (23), le conduit externe (55) étant agencée en vis-à-vis d’un des fonds (25). Dispositif de stockage et d’alimentation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le conduit d’alimentation (53) comprend un conduit interne (71), logé dans un ciel (73) du volume de stockage (15), et présentant des orifices (75) débouchant dans le volume de stockage (15), l’extrémité supérieure amont (61) du tronçon amont (59) étant raccordée fluidiquement au conduit interne (71). Dispositif de stockage et d’alimentation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une différence entre la seconde élévation (E2) et la troisième élévation (E3) est supérieure à 150 mm. Dispositif de stockage et d’alimentation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le côté de circulation d’hydrogène (29) comprend une pluralité de tubes (89) de circulation d’hydrogène et un collecteur (90) de distribution de l’hydrogène dans les tubes (89) dans lequel débouche l’entrée d’hydrogène (31), le côté de circulation du fluide caloporteur (35) comprenant une double enveloppe (100) isolant le collecteur de distribution de l’hydrogène (90) d’une atmosphère extérieure. Ensemble comprenant : - une pile à combustible (3) ayant un circuit de gaz anodique (9) pourvu d’une entrée de gaz anodique (133) et un circuit de refroidissement de pile (11) ayant une entrée de refroidissement (115) et une sortie de refroidissement (117) ; - un dispositif de stockage et d’alimentation en hydrogène (5) selon l’une quelconque des revendications précédentes, la sortie d’hydrogène (33) du côté de circulation d’hydrogène (29) de l’échangeur de chaleur (27) étant raccordée fluidiquement à l’entrée de gaz anodique (133) ; - un circuit de fluide caloporteur (7) comprenant : * un vase d’expansion (109) ayant une sortie de vase (111) et une entrée de vase (113) raccordée fluidiquement à la sortie de refroidissement (117), * un organe de circulation de fluide caloporteur (119) ayant une aspiration (121) raccordée fluidiquement à la sortie de vase (111), et un refoulement (123) raccordé fluidiquement à une entrée de fluide caloporteur (102) du côté de circulation de fluide caloporteur (35) de l’échangeur de chaleur (27), et * un organe d’orientation (125) ayant une entrée (127) raccordée fluidiquement à une sortie de fluide caloporteur (103) du côté de circulation de fluide caloporteur (35) de l’échangeur de chaleur (27), une première sortie (129) raccordée fluidiquement à l’entrée de vase (113) et une seconde sortie (131) raccordée fluidiquement à l’entrée de refroidissement (115) du circuit de refroidissement de pile (11), l’organe d’orientation (125) étant configuré pour raccorder fluidiquement l’entrée (127) sélectivement à la première sortie (129) ou à la seconde sortie (131). Ensemble selon la revendication 10, dans lequel l’échangeur de chaleur (27) comprend un organe de chauffage électrique (105) agencé pour chauffer électriquement l’hydrogène, l’ensemble (1) comprenant un contrôleur (135) configuré pour sélectivement : - activer l’organe de chauffage électrique (105) et raccorder fluidiquement l’entrée (127) de l’organe d’orientation (125) à la première sortie (129) ; ou - arrêter l’organe de chauffage électrique (105) et raccorder fluidiquement l’entrée (127) de l’organe d’orientation (125) à la seconde sortie (131).