Présentation du produit

1. PRÉSENTATION KIT EXPÉRIMENTALPILE À COMBUSTIBLEavec l’application outil de coupeParcours STI2DDémo vidéo disponible : ICI

2. Présentation du produit • Un produit industriel abouti Sécateur Infaco Electrocoup F3005 : outil de coupe électrique

3. Présentation du produit • Des contraintes d’utilisation réelles • Contrainte de masse : batterie de 2.4kg portée sur le dos de l’utilisateur. • Recharge des batteries : temps de charge > 6h. • Durée de vie du système : nombre de cycles de charge batterie limité, dégradation de l’autonomie. • Une solution industrielle envisageable • Mise en place d’un système d’alimentation du sécateur avec de l’hydrogène. • Conversion de l’énergie de l’hydrogène en énergie électrique par une pile à combustible. • Système plus léger, temps de charge réduit à 20 minutes.

4. Support pédagogique Pile à combustible (50 W) • Un support pédagogique représentatif de la solution industrielle Carte électronique de gestion de la pile Régulateur de pression Super Condensateurs Convertisseur DC/DC Réservoir d’hydrogène 20L Robinet hydrogène

5. Support pédagogique • Un support pédagogique représentatif de la solution industrielle

6. Support pédagogique Boitier monté sur harnais dorsal Infaco Carte NI avec interface USB • Un système entièrement didactisé Logiciel d’acquisition développé sous LabVIEWTM Sécateur électrique caréné dans boite transparente pour la sécurité des élèves

7. Composition du kit pédagogique Le kit pédagogique comprend : • Un ensemble pile à combustible de 50 W+ carte électronique de gestion/acquisition + réservoir d’hydrogène 10NL rechargeable • Un module d’hybridation comprenant convertisseur DC/DC et bloc de super condensateurs • Un sécateur électrique Infaco Electrocoup F3005** • Un logiciel d’acquisition de données développé sous LabVIEWTM+ modèle de simulation MATLABTM (Simulink) • Un support pédagogique complet (disponible en français et en anglais) comprenant : • Fiches pédagogiques sur les thématiques de la pile à combustible, de l’énergie et du développement durable • Ensemble d’exemples de Travaux Pratiques réalisables autour du dispositif • Dossier technique de l’application industrielle, comprenant les diagrammes UML et SysML du produit • Plans de conception (CAO) de la pile à combustible • Schémas électroniques des cartes embarquées • Code du logiciel embarqué sur le microprocesseur de la carte de gestion • L’ensemble des éléments est caréné dans des boites transparentes pour permettre un accès visuel tout en assurant la sécurité des élèves, le tout fixé sur un harnais dorsal. système portable vers d’autres applications*

8. Composition du kit pédagogique Le kit pédagogique permet : • De découvrir le fonctionnement d’une pile à combustible. • De manipuler un système basé sur une technologie innovante. • De découvrir et d’étudier les enjeux économiques et écologiques actuels. • D’étudier un système industriel et d’acquérir des compétences étendues liées au triptyque « Matière – Énergie – Information ». • De répondre à la transversalité de l’enseignement du parcours STI2D.

9. Objectifs et compétences du tronc commun STI2D Société et développement durable Etude du choix des matériaux Réservoir d’hydrures pour stockage d’hydrogène Plaques dipolaires en graphite • Etude des matériaux utilisés dans une approche d’éco conception • Etude de l’impact environnemental produit • Comparatif des différentes technologies de stockage de H2, des batteries Déclaration de conformité CE Fiche de données sécurité Hydrogène • Etude des aspects sécurité et des normes environnementales liés au produit • Etude de l’impact sur l’homme : confort d’utilisation, ergonomie • Comparatif de solutions techniques (outillage manuel, électrique, thermique), impact sur l’utilisateur Etude de documents réglementaires

10. Pile à combustible Carte de gestion Convertisseur DC/DC Carte d’hybridation Sécateur électrique Objectifs et compétences du tronc commun STI2D Société et développement durable Etude des flux énergétique et rendements Energie mécanique Energie hydrogène U=48 V I=9 A U=12 V I=3.2 A U=50 V I=0.6 A U=12 V I=3 A • Etude des différentes formes d’énergie (chimique, électrique, mécanique) • Etude des moyens de conversion de l’énergie • Détermination du rendement énergétique d’un élément • Détermination du rendement énergétique global d’un système η = 45 % η = 94 % η = 95 % η = 92 % Rendement global η = 38 % Etude comparatives Bilan économique Impact produit • Analyse du cycle de vie d’une solution technologique • Comparatifs d’utilisation des solutions techniques d’un point de vue économique et écologique

11. Bois, végétaux Utilisateur Bois, végétaux Utilisateur Sécateur à pile à combustible Energie Hydrogène Sécateur à pile à combustible Environnement Masse système Permettre de travailler une journée complète avec un système portatif léger Normes Autonomie Objectifs et compétences du tronc commun STI2D Technologie Etude de diagrammes de fonctionnement Diagramme fonctionnel externe Diagramme fonctionnel interne • Etude de cahier des charges fonctionnel d’un produit et réalisation de diagramme fonctionnel Comparatif de solutions techniques • Dégager les avantages et les inconvénients d’une solution d’un point de vue technique et économique • Déterminer la solution la plus pertinente au regard des besoins de l’utilisateur

12. Alimenter Commande utilisateur Action utilisateur Gérer le fonctionnement de l’alimentation Energie électrique Energie hydrogène A1 Mesures Courants/tensions Mesures Courants/tensions Energie électrique A2 Contraintes fonctionnement Branche à couper Branche coupée A3 A0 Réaliser la coupe Objectifs et compétences du tronc commun STI2D Technologie Etude dediagrammesfonctionnels SADT Niveau A0 • Réalisation de diagrammes fonctionnels de type SADT Etude de code logiciel Code microcontrôleur PIC • Etude CAO (Inventor, Solidworks, Catia…) • Comprendre l’agencement et le fonctionnement interne d’une pile à combustible d’un point de vue mécanique, fluidique Etude de plansde conception

13. Objectifs et compétences du tronc commun STI2D Technologie Etude de diagrammesfonctionnels Diagramme d'états- transitions (SysML) • Etudier le fonctionnement temporel d’un système à travers l’utilisation de diagramme SysML Etude de plans de conception Plan CAO des plaques bipolaires Schémas des cartes électroniques • Etudier l’agencement mécanique des composants de la pile à combustible • Etudier les éléments d’acquisition d’information système

14. Objectifs et compétences du tronc commun STI2D Technologie Etudes comparatives théorie/pratique Logiciel d’acquisition (LabVIEWTM) Logiciel de simulation MatlabTM (Simulink) • Savoir prédire le fonctionnement théorique d’un système grâce aux outils de simulation MatlabTM et Simulink • Comparer les résultats théoriques et les résultats pratiques grâce au logiciel d’acquisition LabVIEWTM • Etendre la simulation à divers systèmes afin de dimensionner et de concevoir d’autres applications utilisant la pile à combustible

15. Objectifs et compétences du tronc commun STI2D Communication • Savoir utiliser les outils de représentation (SysML, plans CAO…) afin de représenter et communiquer au mieux une solution, un projet Etude de diagrammes SysML Support pédagogique disponible en anglais • Acquérir des notions et du vocabulaire technique grâce au support pédagogique entièrement disponible en anglais

16. Objectifs et compétences spécialités STI2D Un programme adapté aux spécialités EE, ITEC, SIN Conception d’un packaging industriel optimisé pour l’ensemble kit sécateur Concevoir un nouveau système à base de pile à combustible en utilisant les outils de représentation UML/SysML Conception de solution technique en accord avec le triptyque Matière - Energie - Information Energie et Environnement Faire participer les élèves aux principales étapes de développement et de suivi d’un projet en intégrant des contraintes sociales, d’efficacité énergétique et de cadre de vie. Déterminer une solution d’amélioration d’un système existant et vérifier sa pertinence d’un point de vue pratique, économique et écologique. Innovation Technologique et Eco Conception Faire participer les élèves à un projet de modification d’un système existant, pour y intégrer une pile à combustible comme moyen d’alimentation direct ou comme range extander. Développer une structure optimale afin d’adapter une pile à combustible sur un système existant. Système d’information et numérique Faire participer les élèves à un projet de modification d’un système existant, pour y intégrer une pile à combustible. Développer un système d’acquisition de données permettant de contrôler le système, d’acquérir des données dans une optique de suivie et d’optimisation. Simulation grâce aux outils Matlab /Simulink et essais pratiques grâce à la carte d’acquisition transportable sur d’autres systèmes Réalisation mécanique grâce aux outils de CAO Etablir l’agencement logiciel d’un système Réalisation de structures pour le système pile à combustible + carte d’acquisition pour d’autres applications (ex : voiture radiocommandée, vélo électrique…) Expérimenter différents types de stockage d’énergie. Déterminer l’impact des paramètres de stockage (pression/température…) Planifier un projet de réalisation (diagramme de Gantt)

17. Un savoir-faire de qualité dans différents domaines - Piles à combustible- Equipements de tests et mesures- Equipements pédagogiquesDémo vidéo disponible : ICI www.pragma-industries.com