::: TECHnIquE Des pulse tubes dans l’espace

::: Technical Pulse tubes into space

::: DAnS L’ACTu

::: HOT nEWS

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Cryoscopem a g a z i n e d ’ a i R L i Q U i d e a d V a n C e d T e C H n O L O g i e S m a g a z i n e O f a i R L i Q U i d e a d V a n C e d T e C H n O L O g i e S

Décembre 2011

# 48

www.airliquideadvancedtechnologies.com December 2011

Hot News : : : : : : Dans l ’Ac tu

::: REPORTAGE Premiers tours de chauffe à Marcoussis !

::: REPORT First warm up circuits in Marcoussis!

::: EDITORIALMadame, Monsieur, cher lecteur,C’est pour moi un grand plaisir de succéder à Catherine Candela à la Direction d’Air Liquide Advanced Technologies. Elle a su impulser au site une belle croissance, le développement de nouveaux marchés (nouvelles énergies) et plusieurs transformations. Vous aurez notamment constaté qu’Air Liquide Advanced Technologies, auparavant département d’Air Liquide SA, est devenue une filiale à part entière comme l’ensemble des opérations du Groupe en France. Cette évolution permet plus que jamais à Air Liquide Advanced Technologies d’innover et de prendre position sur de nouveaux marchés. un grand plaisir également de participer à l’aventure d’une entreprise qui propose une grande diversité d’activités à forts contenus technologiques, très novateurs. Les technologies et l’innovation constituent le fil conducteur de ma carrière Air Liquide et sont pour moi source d’une réelle passion. Entré chez Air Liquide en tant qu’ingénieur de recherche, j’ai occupé successivement les Directions du Centre de Recherche de Chicago, du Centre de Recherche Claude Delorme à Jouy-en-Josas, de l’Ingénierie On Site à Vitry et du Pôle Services (devenu depuis ISIS, Information Systems for Industrial Solutions) à Paris-La-Défense.Vous serez comme moi impressionné par la qualité et la richesse des sujets traités sur le site de Sassenage. Preuve en est la diversité des réussites évoquées dans ce nouveau numéro du Cryoscope : les premiers bons résultats obtenus au retour sur Terre des cellules EXPOSE après 18 mois dans l’espace, l’installation d’une station hydrogène pilote dans le cadre d’un programme européen en Suisse, le lancement d’un nouveau générateur d’oxygène de qualité aéronautique pour des opérations de déploiement militaire, ou encore la première application spatiale européenne de notre technologie pulse tube. Ces exemples ne constituent que la face visible de l’ensemble des projets dans lesquels Air Liquide Advanced Technologies s’investit au quotidien. Cette diversité, nous la devons d’abord à nos clients qui nous font confiance pour relever leurs défis industriels, toujours plus exigeants et audacieux. nous pouvons y répondre grâce à la grande expertise des femmes et des hommes qui travaillent ici avec passion.Je continuerai bien évidemment de soutenir, voire de renforcer, la stratégie d’innovation qui a toujours guidé les activités d’Air Liquide Advanced Technologies. une stratégie qui nous permet de proposer à nos clients des solutions uniques, dans des domaines très pointus ou sur des marchés en développement.Je vous souhaite une bonne lecture, Xavier Vigor, Directeur Général d’Air Liquide Advanced Technologies

Dear readers,It is a great pleasure for me to succeed Catherine Candela as the general manager of Air Liquide Advanced Technologies. She knew how to inspire healthy growth in the site, develop new markets (such as new energy) and make several transformations. You will have in particular noted that Air Liquid Advanced Technologies, previously a division of Air Liquide SA, became a subsidiary company like the rest of the operations of the Group in France. More than ever, this evolution allows Air Liquide Advanced Technologies to innovate and position itself for new markets.

It is also a great pleasure for me to take part in the exciting undertaking of a company that proposes a great diversity of activities with strong, highly innovative, technological content. Technology and innovation are a thread which has run through my career at Air Liquide and which are for me the source of a real passion. Joining Air Liquide as a research engineer, I successively took on the post of general manager at the Chicago Research Centre, the Claude Delorme Research Centre in Jouy-en-Josas, On Site Engineering in Vitry and Pôle Services (which has since become ISIS, Information Systems for Industrial Solutions) in Paris-La Défense.Like me you will be impressed by the quality and the richness of the subjects covered at the Sassenage site. The diversity of the successes evoked in this new edition of Cryoscope can stand as proof of that: the first good results obtained after the return to Earth of the EXPOSE cells after 18 months in space, the installation of new pilot hydrogen station within the framework of a European programme in Switzerland, the launching of a new aeronautical-quality oxygen generator for deployment on military operations, or the first European space application for our pulse tube technology.These examples constitute only the visible face of the projects in which Air Liquid Advanced Technologies throws itself into everyday. We first owe this diversity to our customers who trust us to take up their industrial challenges, which are increasingly more demanding and daring. We can respond to them thanks to the great expertise of the men and women who work here so passionately.I will obviously continue to support and even reinforce the strategy of innovation, which has always guided the activities of Air Liquide Advanced Technologies, a strategy that enables us to propose unique solutions to our customers, in highly specialised fields and under development markets.Enjoy reading the magazine,Xavier Vigor, General Manager of Air Liquid Advanced Technologies

Après 6 mois d’intégration sur notre site de Sassenage, le liquéfacteur d’hélium du projet RHEA (cf Cryoscope n°45) vient de quitter nos ateliers pour rejoindre l’usine de purification et de liquéfaction d’hélium

sur le site de Ras Laffan, au qatar où il sera intégré à l’ensemble de l’unité dès mi-février.

After six months of integration in Sassenage’ workshops, the RHEA project’s helium liquefier (see Cryoscope n°45) has left our workshops to go to the helium purification and liquefaction plant at Ras Laffan

site in Qatar, where it will be integrated into the unit around mid-February.

::: HORS LES MuRS Japon

::: AT LARGE Japan

::: Parole d’expert Pour un démarrage tout en performance

::: Expert Report A first class start-up

CHIC : une nouvelle station hydrogène pour la SuisseLe programme européen CHIC (Clean Hydrogen in Europe Cities)* franchit une nouvelle étape, avec la mise en place de nouvelles lignes de bus à pile à combustible, pour la ville de Brugg, dans le canton d’Argovie, en Suisse. Et c’est Air Liquide Advanced Technologies qui va fabriquer la station hydrogène 350 bar pour ravitailler les véhicules de la compagnie de transport en commun leader en Suisse, Post Auto, construits par Daimler. Le déploiement des bus est planifié sur 5 ans, pour un total de 12 000 heures de fonctionnement.«  60 m3/h d’hydrogène seront produits sur site par voie d’électrolyseur, explique Yannick Rouaud, responsable commercial. Le reste de l’hydrogène sera approvisionné par la filiale suisse d’Air Liquide, Carbagas, à partir d’une source non fossile, l’objectif étant de générer au moins 80 % d’hydrogène sans émission de CO2. ».Dans le cadre du programme CHIC, Air Liquide Advanced Technologies livre déjà en cette fin d’année une station hydrogène pour la ville d’Oslo (projet mené en collaboration avec Air Liquide Norway, cf Cryoscope n°46).*Le programme CHIC vise à faciliter l’intégration de bus à pile à combustible dans les transports publics européens, et à évaluer leurs retombées techniques, environnementales, économiques et sociales. Pour en savoir plus : http://chic-project.eu

CHIC: a new hydrogen station for Switzerland The European programme CHIC (Clean Hydrogen in Europe Cities)* will enter a new stage, with the installation of two new bus routes served by fuel cell buses, in the town of Brugg, in the canton of Aargau, in Switzerland. And Air Liquide Advanced Technologies will manufacture the 350-bar hydrogen station to supply the Daimler-built vehicles, belonging to Switzerland’s leading public transport company, Post Auto. The deployment of the buses is planned to last 5 years, that is to say 12,000 operating hours in total.Sales manager Yannick Rouaud said, “60 m3/h of hydrogen will be produced on site by an electrolyser. The remainder of hydrogen will be supplied by the Swiss subsidiary of Air Liquid, Carbagas, using a non-fossil source, the objective being to generate at least 80% of the hydrogen without CO2 emissions.”Within the framework of the CHIC programme, Air Liquide Advanced Technologies will deliver a hydrogen station to the town of Oslo before the end of this year (the project will be carried out with Air Liquide Norway, see Cryoscope n°46).*The CHIC programme aims to facilitate the integration of fuel cell bus in European public transport, and to evaluate the technical, environmental, economic and social repercussions. More on http://chic-project.eu

ADVANCED TECHNOLOGIES

Projet RHEA, nouvelle étapeRHEA project, a step forward

: : : Repor tage Repor t : : :

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VÉhICuLES ÉLECTRIquES à hyDRogèNE

Premiers tours de chauffe à Marcoussis !La révolution hydrogène est en marche et Air Liquide en est l’un des acteurs majeurs. Le Groupe vient d’organiser les premiers essais en France de véhicules électriques à hydrogène sur le circuit automobile de Marcoussis (91), près de Paris.

FuEL CELL ELECTRIC VEhICLES

First warm up circuits in Marcoussis!The hydrogen revolution is on the move and Air Liquid is one of the major players. The Group has just organised the first tests in France of Fuel Cell Electric Vehicles, on the Marcoussis racecourse, near Paris.

Première en FranceAir Liquide a rassemblé pendant deux jours plus de 200 personnes, institutionnels, clients, partenaires et journalistes, afin de tester des véhicules électriques à hydrogène (VEH). Pour organiser cet événement inédit, Air Liquide a rassemblé la majorité des constructeurs automobiles et des acteurs de la filière en France : l’AFHYPAC, l’ADEME, le CEA, EADS Composites Aquitaine, McPhy Energy, Michelin, OSEO, le Palais de la Découverte - un lieu Universcience et SymbioFCell.

Des technologies sûres et performantesCette rencontre autour des technologies de l’hydrogène disponibles, sûres et performantes, a permis aux invités de partager leurs points de vue sur l’intégration des véhicules électriques à hydrogène dans la mobilité durable en France et sur leur contribution à la compétitivité de l’industrie. Trois axes de développement, dans lesquels Air Liquide est disposé à s’engager, ont été identifiés : quantifier les besoins, réglementer et accélérer les investissements dans le cadre de partenariats publics et privés. Lors de ces journées, Benoît Potier, PDG d’Air Liquide a annoncé que « le Groupe est prêt à contribuer à une étude économique nationale, initiée par les pouvoirs publics, en partenariat avec les acteurs de la filière, à l’instar de ce qui se fait en Allemagne, pour estimer les besoins permettant de déployer les véhicules électriques à hydrogène et mieux cerner les enjeux d’investissements et d’emplois sur notre territoire. Sous réserve d’une volonté partagée par les pouvoirs publics et les acteurs de l’ensemble de la filière, nous sommes prêts à investir dans 20 stations de distribution d’hydrogène en France et en Allemagne à l’horizon 2015. »

Profiter de l’expansion de la voiture électriqueLa dynamique actuelle des voitures électriques va servir à développer la filière hydrogène énergie. Les VEH ne sont en effet rien d’autre que des voitures électriques qui fabriquent leur propre courant à bord, grâce à une pile à combustible. L’hydrogène dans la pile se combine à l’oxygène de l’air pour produire de l’électricité, en ne rejetant que… de l’eau. Mais les VEH ont beaucoup plus à offrir que les voitures électriques classiques. Là où ces dernières ne parcourent pas plus de 200 kilomètres à charge maximale, les véhicules à pile à combustible affichent une autonomie qui dépasse 500 kilomètres. Les VEH sont particulièrement performants pour les parcours longue distance, responsables de 75 % des émissions de CO

2 du secteur des transports. Autre atout pour les conducteurs de VEH : cinq minutes suffisent pour remplir le réservoir d’hydrogène ; beaucoup moins que les six heures de recharge d’une batterie traditionnelle. « À Marcoussis, souligne Francis Eynard, responsable de la station lors de cet événement pour Air Liquide Advanced Technologies, nous avons installé

une station de distribution d’hydrogène bi-pression (350 et 700 bar) pour alimenter les douze véhicules destinés aux essais (voir encadré). » Des stations de ce type, Air Liquide en a déjà mis en service plus d’une cinquantaine dans le monde, notamment aux Etats-Unis, au Canada, au Japon, en Corée, ou encore en Allemagne. Elles ont permis d’assurer entre 2010 et 2011 l’équivalent de 75 000 pleins. Mais pas une seule station en France ! « Les enjeux sont notamment d’ordre réglementaire, a déclaré Benoît Potier. Le déploiement d’une infrastructure de distribution d’hydrogène dans notre pays pourra difficilement se faire sans définir un cadre normatif en matière de sécurité, de fiabilité et de performances. »

Vers une production d’hydrogène sans rejet de CO2

La majorité des constructeurs automobile prévoit de lancer les premiers modèles commerciaux de véhicules électriques à hydrogène dès 2015, avant un essor beaucoup plus large d’ici à 2050. Pour accompagner ce déploiement, la production d’hydrogène va évoluer. En effet, si le caractère environnemental des piles à combustible n’est plus à prouver, la production d’hydrogène, elle, provient toujours à 95 % du gaz naturel. Air Liquide s’engage dans la décarbonisation

First in FranceAir Liquid gathered more than 200 people, institutional representatives, customers, partners and journalists, in order to test Fuel Cell Electric vehicles (FCEVs) for two days. To organise this new event, Air Liquide gathered the majority of the car manufacturers and

industrial players in France: AFHYPAC, ADEME, CEA, EADS Composites Aquitaine, McPhy Energy, Michelin, OSEO, le Palais de la Découverte (Discovery Palace) - a Universcience and SymbioFCell location.

Reliable and powerful technologiesAt the meeting the full range of reliable and powerful hydrogen technologies was presented and it was an occasion for the guests to share their points of view on the integration of the electric hydrogen vehicles in sustainable transport in France and on their contribution to the industry’s competitiveness. Three axes of development were thus identified, in which Air Liquide is set to take par: to quantify the needs and to regulate and accelerate investment within the framework of public and private partnerships. Chairman of Air Liquide, Benoît Potier, said at the event, “the Group is willing to help to conduct a national economic survey led by French authorities, in partnership with the sector’s players, following the example of Germany. The objective would be twofold: evaluate the needs in order to deploy adapted hydrogen electric vehicles and better define the investment and employment impacts in France. Subject to a common willingness between authorities and the players of the whole sector, we are prepared to invest in 20 hydrogen distribution stations in France and Germany.”

Benefits of the expansion of the electric carThe current dynamic of electric cars will be used to develop the hydrogen energy industry. In fact the FCEVs are simply electric cars, which manufacture their current on board, thanks to a fuel cell. Hydrogen in the cell combines with oxygen in the air to produce electricity and its only exhaust is water. But the FCEVs have much more to offer than traditional electric cars. The latter cannot travel more than 200 kilometres with a full charge, while fuel cell vehicles’ autonomy exceeds 500 kilometres. The EHVs are particularly powerful for long distance journeys, which are responsible for 75% of the CO2 emissions of the transport sector. Another asset for the EHV drivers: five minutes are enough to fill the tank with hydrogen, to compare with the six hours to refill a traditional battery. Air Liquide Advanced Technologies’ station manager for the event, Francis Eynard, said, “In Marcoussis we installed a bi-pressure (350 and 700 bar) hydrogen distribution station to supply the twelve vehicles used in the tests (see box).” Air Liquide has already brought 50 stations of this type into service around the world, in particular in the United States, in Canada, in Japan, in Korea and in Germany. From 2010 to 2011 they have filled the equivalent of 75,000 fuel tanks. But not one station in France! Benoît Potier said, “The challenges are also regulatory. A hydrogen distribution infrastructure cannot be deployed in our country without first defining a normative framework as regards safety, reliability and performance.”

::: LA PRESSE En PARLE !

progressive de sa production, en lançant l’initiative Blue Hydrogen. Concrètement, d’ici 2020, le Groupe vise à produire au moins la moitié de son hydrogène destiné aux applications énergétiques, en ne rejetant aucun gaz carbonique. Dans cette perspective, Air Liquide va non seulement chercher à piéger le CO2 émis par la transformation du gaz naturel, mais aussi à exploiter de nouvelles techniques pour produire l’hydrogène à partir d’énergies renouvelables, de l’électrolyse de l’eau et du reformage de biogaz. « Depuis plusieurs années, nous expérimentons et exploitons des solutions, dont les performances sont telles, explique Benoît Potier, que nous ne pouvons qu’être optimistes. Fort de ces résultats, le Groupe Air Liquide entend jouer pleinement son rôle, en accélérant et contribuant au développement et à la mise en œuvre d’une filière hydrogène fiable et efficace, pour une mobilité durable. »

Tous droits de reproduction réservés

Date : 20/10/2011Pays : FRANCEPage(s) : 144Rubrique : vivre matchDiffusion : (728834)

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Date : 20/10/2011Pays : FRANCEPage(s) : 144Rubrique : vivre matchDiffusion : (728834)

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Date : 04/10/2011Pays : FRANCE

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Date : 05/10/2011Pays : FRANCEPage(s) : 17-22Rubrique : EntreprisesDiffusion : 330432

Benoît Potier, PDG d’Air Liquide, était présent à Marcoussis.Benoît Potier, chairman of Air Liquide, was in Marcoussis.

::: Hors les murs At large : : :

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::: DOuzE VéHICuLES Au BAnC D’ESSAIS2 Class B Fuel Cell par Daimler-Mercedes

2 FCX Clarity par Honda

2 ix35 FCEV de Hyundai

1 Taxi zéro émission, destiné aux Jeux Olympiques de Londres, par Intelligent Energy

1 Scooter Suzuki Burgman Fuel Cell par Intelligent Energy

2 HydroGen4 par General Motors-Opel

1 FCHV-adv Hydrogen par Toyota

::: TWELVE VEHICLES On THE TEST BEnCH2 Class B Fuel Cells by Daimler-Mercedes

2 FCX Clarity by Honda

2 ix35 FCEV by Hyundai

1 zero emission Taxi, intended for the Olympic Games of London, by Intelligent Energy

1 Suzuki Burgman Fuel Cell Scooter by Intelligent Energy

2 HydroGen4 by General Motors-Opel

1 FCHV-adv Hydrogen by Toyota

::: In THE nEWS!

JAPoNUne rentrée à l’université réussie pour les HELIAL

Les HELIAL ont beaucoup de succès auprès des universités japonaises. Rien qu’en 2011, pas moins de trois sites universitaires se sont équipés d’HELIAL, à Kyoto, Iwate et Kumamoto. Dès avril, un centre de liquéfaction complet comportant un HELIAL ML a été installé à l’université de Kyoto. Après son démarrage, les équipes d’Advanced Technologies Japan (ATJ) ont eu la satisfaction de constater que l’HELIAL remplissait parfaitement son rôle, notamment en termes de performances, au sein du centre de liquéfaction.En juillet, c’est un HELIAL SL qui a été livré à l’université d’Iwate. Outre la fourniture d’helium pour ses propres besoins, il a également pour mission de suppléer l’HELIAL de l’université de Tohoku, détruit par le séisme qui a ravagé le nord-est du pays le 11 mars dernier.L’HELIAL SL livré à l’université de Kumamoto, qui vient d’être mis en service, est identique au liquéfacteur d’Iwate. Il est destiné à alimenter des travaux de recherche en supraconductivité.Désormais largement reconnue au Japon, l’expertise en cryogénie d’Air Liquide opère sur différents fronts. À l’horizon 2012, les équipes d’Air Liquide travaillent déjà sur la perspective de deux projets en réfrigération.

JAPANA successful return to university for HELIAL

HELIALs are popular with Japanese universities. In 2011 alone, no fewer than three university sites were equipped with HELIALs, one each for Kyoto, Kumamoto and Iwate. In April, a full liquefaction centre with a HELIAL ML was installed at Kyoto University. After the start-up, the teams of Advanced Technologies Japan (ATJ) had the satisfaction to see that the HELIAL fulfilled its role particularly regarding performance, in the liquefaction centre.In July, a HELIAL SL was delivered to the University of Iwate. In addition to providing helium for its own needs, it will also supply helium to the University of Tohoku after the earthquake that devastated the northeast of the country on the 11th of March destroyed its HELIAL.The HELIAL SL delivered to the University of Kumamoto, which was recently brought online, is identical to Iwate’s liquefier. It is intended to supply research in superconductivity.Now widely recognised in Japan, Air Liquide’s expertise in cryogenics is advancing on several fronts. By 2012, the Air Liquide teams will already be working on the prospect of two new projects in refrigeration.

Towards a hydrogen production with zero CO2 dischargeThe majority of car manufacturers envisage launching the first commercial models of electric fuel cell vehicles in 2015, before a rise to much broader use by 2050. To accompany this deployment, the production of hydrogen will evolve. Although fuel cells have nothing to prove as regards their environmental credentials, 95% of hydrogen is produced from natural gas. Air Liquid is progressively decarbonising its production, while launching the Blue Hydrogen initiative. From today to 2020, the Group aims to produce, at least, half of its hydrogen for energy applications, without emitting any carbon dioxide. In this perspective, Air Liquide will not only seek to trap the CO

2 emitted by the transformation of natural gas, but also to exploit new techniques to produce hydrogen from renewable energy sources, water electrolysis

and biogas reforming. Benoît Potier said, “For several years, we have experienced and exploited solutions, whose performances are such that we can only be optimistic. Boosted by these results, the Air Liquide Group intends to play its part fully, while accelerating and contributing to the development and implementation of a reliable and effective hydrogen industry, for sustainable transport.”

::: Contact dominique.lecocq@airliquide.com

: : : Technique Technical : : :

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PuLSE TuBES

Chronique d’un décollage annoncéLa technologie pulse tube d’Air Liquide Advanced Technologies va bientôt rejoindre l’espace, embarquée sur un satellite d’observation. Cette technologie multiplie les atouts pour les applications spatiales : une capacité de refroidissement cryogénique très stable, un niveau de vibrations extrêmement bas, une fiabilité exceptionnelle et une durée de vie remarquablement longue.

PuLSE TuBES

Counting down to launchAir Liquide Advanced Technologies’ pulsed tube technology will soon travel into space onboard an observation satellite. This technology multiplies its advantages in space applications: a very stable cryogenic cooling capacity, extremely low vibrations, an exceptional reliability and a remarkably long life.

L a technologie des tubes à gaz pulsé est depuis longtemps

pressentie pour refroidir les instruments d’observation dans l’espace. Et pour cause : puisque son mécanisme ne comporte aucune pièce mobile dans sa partie froide, les pulse tubes sont extrêmement fiables et ne génèrent aucune vibration, ou si peu. Quelques milliNewtons à peine. Un atout incomparable pour répondre aux contraintes de la microgravité et ne pas perturber les instruments destinés à observer la Terre depuis l’espace. « Tentez de prendre une image nette avec un appareil photo doté d’un téléobjectif puissant, sans le poser sur un pied stable, suggère James Butterworth, expert cryo-refroidisseurs. Le plus imperceptible mouvement rendra votre photo irrémédiablement floue. »

Un satellite d’observation Depuis 10 ans, Air Liquide Advanced Technologies s’intéresse donc à la technologie, en étroite collaboration avec ses partenaires : le Service des Basses Températures du CEA et Thalès Cryogenics. Elle est soutenue par les Agences Spatiales. « Aujourd’hui, nos tubes à gaz pulsé vont, pour la première fois en Europe, être installés sur un satellite d’observation, annonce Benoît Debray, responsable commercial spat ia l. Leur mission ? Refroidir le plan focal de l’instrument d’observation du satellite, afin d’atténuer les bruits thermiques dans l’infrarouge et ainsi améliorer la qualité des images obtenues. Nous fournirons aussi l’électronique qui contrôlera et régulera la température du système et atténuera les micro-vibrations. »

Deux ans de fonctionnement en continu Le satellite, qui emportera les premiers pulse tubes et son électronique associée, sera

l’appareil de reconnaissance optique du futur programme d’imagerie spatiale de défense et de sécurité de la France et de ses partenaires allemands, belges, espagnols, grecs et italiens. Il sera lancé en décembre 2016, pour une mise en orbite basse à 500 km d’altitude. Le premier modèle de vol des tubes à gaz pulsé d’Air Liquide sera livré en 2013, mais dès 2012, les phases de qualification commenceront. « Nous sommes confiants, confie Benoît Debray. La démonstration des performances cryogéniques des pulse tubes sur 10 ans, sans arrêt et sans

possibilité de réparer, est un enjeu majeur pour leur développement et le succès de la mission. Sur notre site, nous testons en continu les performances d’endurance de deux pulse tubes. Depuis près de 2 ans, les performances continuent d’être au rendez-vous. »

Un projet plus ambitieux encoreDéjà, un nouveau projet pointe à l’horizon : la fourniture de tubes à gaz pulsé, considérés comme l’un des produits parmi les plus stratégiques pour les satellites météorologiques du futur. « Nous avons été consultés dans le cadre d’un appel d’offres pour contribuer

P ulse tube technology has long been tipped to cool

observation instruments in space because it has no moving parts in its cooling mechanism, which makes the tubes very reliable and produce no or very little vibrations,

a few milliNewtons at most. The low vibrations will be an incomparable advantage when dealing with the constraints of operating the equipment observing the earth in microgravity. Cryo-cooling expert James Butterworth said, “Try and take a sharp photo with a camera fitted with a telescopic lens, without setting it on a stable stand. Even an imperceptible movement will make your photo irremediably blurry.”

An observation satellite For 10 years Air Liquide Advanced Technologies has been interested in this technology in close co-operation with its partners: the CEA Service des Basses Températures (Low Temperature Service) and Thalès Cryogenics. It is supported by the Space Agencies. Space Sales Manager, Benoît Debray said, “For the first time in Europe our gas tubes are to be installed on a military observation satellite. Their mission is to cool the focal plane of the satellite’s observation instrument, to reduce the infrared thermal noise and improve the quality of the images. We will also provide the electronics that will control and regulate the temperature of the system and mitigate the micro-vibrations.”

Two years of continuous operation The satellite, which will carry the first pulse tubes and associated electronics, will be the device of the future space imagery optical

reconnaissance programme for the defence and security of France and its German, Belgian, Spanish, Greek and Italian partners. It will be launched in December 2016, and placed in a low orbit at an altitude of 500 km. The first flight model of Air Liquide’s pulsed tubes will be delivered in 2013, but the qualification phase begins in 2012. Benoît Debray said, “We are confident. But the ability of the pulse tubes to perform cryogenically for 10 years without stopping and without any possibility of repair will be a major challenge for the development and success of the mission. At our site, we are continuously testing the endurance performance of two pulse tubes. After nearly 2 years the performance continues to be on target.”

An even more ambitious projectA new project is already on the horizon. Pulse tubes are considered to be the most strategic choice for future weather satellites. James Butterworth said, “We were consulted as part of a tender to contribute to a very ambitious European programme, which will bring together some 20 partners. From 2018 the satellites will be placed at an altitude of 36,000 km, geostationary orbit, in order to image and survey from space and monitor changing climates. Everything will have to be even more precise.”

Les tubes à gaz pulsé produisent du froid à basse température, entre 50 et 80 K, basés sur le cycle thermodynamique de Stirling. Leur particularité est de fonctionner sans aucune pièce mobile dans l’ensemble froid (communément appelé “doigt froid”), d’où une absence de vibrations, une fiabilité accrue et une durée de vie allongée. Les pulse tubes fonctionnent sur un cycle fermé d’hélium, dont les séries de compressions/détentes créent le froid. Ce froid est stocké entre chaque cycle de détente dans un matériau poreux appelé “régénérateur ”. Concrètement, le système est constitué d’un oscillateur de pression équilibré et d’un doigt froid à tube pulsé coaxial.

The pulse tubes produce cold at low temperatures, between 50 and 80 K, based on the Stirling thermodynamic cycle. What separates them from other cooling equipment is that they operate without any moving parts in the cold mechanism (commonly called the “cold finger”), resulting in a lack of vibration, greater reliability and longer life. The pulse tubes operate on a closed helium cycle, in which the helium is alternately compressed and expanded creating the cold. This cold is stored between each cycle in a porous material called “regenerator”. The system consists of a balanced pressure oscillator and a coaxial pulse tube cold finger.

La TeChnoLogie PuLSe Tube, Son PrinCiPeThe PrinCiPLe of PuLSe Tube TeChnoLogy

Compresseur / Compressor Réservoir / Buffer

ImpédanceImpedance

RégénérateurRegenerator

q*

q*

Chaleur de compressionCompression heat

échangeur thermique chaudHot heat exchanger

échangeur thermique froidCold heat exchanger

*Q= flux thermique / heat flow rate

Tube à pulsationsPulse tube

::: Contact benoit.debray@airliquide.comjames.butterworth@airliquide.com

à un programme européen très ambitieux, qui va rassembler une vingtaine de partenaires, déclare James Butterworth. Les satellites rejoindront à partir de 2018 une orbite géostationnaire située à 36 000 km d’altitude, afin de réaliser des missions d’imagerie et de sondage dans l’espace, indispensables pour étudier l’évolution des climats. Tout devra donc être plus précis. »

Sur le site d’Air Liquide Advanced Technologies, deux pulse tubes sont testés pour mesurer leurs performances d’endurance.On Air Liquide Advanced Technologies’ site, two pulse tubes are tested to measure their endurance.

Antoine Vasner, technicien développement cryoréfrigérateursAntoine Vasner, Development Technician – Cryocooler

: : : Parole d’expert Expert report :::

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Contrôle-Commande

Pour un démarrage tout en performanceHYLIAL, ALASKA, station hydrogène, banc de remplissage xénon,… : des bijoux de technologie conçus et fabriqués par Air Liquide Advanced Technologies, installés dans le monde entier, mais qui ne fonctionneraient pas… sans contrôle-commande. Jean-Luc Toia, expert contrôle-commande pour Air Liquide Advanced Technologies, en décrit les enjeux.

Le contrôle-commande version hautes technologies, c’est quoi précisément ?Jean-Luc Toia : En fait, entre le contrôle-commande high-tech et celui destiné à une machine industrielle, le principe reste le même. L’objectif, c’est de “mettre en musique” les installations, pour qu’elles démarrent dès que le client appuie sur le bouton “marche”. Une mise en musique essentielle : nous sommes chargés de l’élaboration des schémas électriques et des interfaces de programmation pour des liquéfacteurs d’hydrogène, des bancs de remplissage pour les satellites, ou encore des systèmes d’épuration de biogaz, etc. Quotidiennement, nous gérons 20 à 30 projets en parallèle. Chaque projet est spécifique et nous prenons en compte l’environnement dans lequel la machine va fonctionner : faut-il climatiser l’installation, envisager un dispositif de sécurité selon les spécificités des gaz utilisés… ? Avec nos connaissances et nos nombreux retours d’expérience, nous avons développé une architecture de contrôle-commande qui s’adapte à chaque affaire. Nous nous fondons sur un principe solide, qui a été largement testé. Les installations sont ainsi plus faciles à réceptionner et à démarrer.

Concrètement, quelles sont vos principales missions ?J-L. T. : Nos missions sont multiples. Nous suivons le projet sur la durée. Dès l’appel d’offre parfois, nous analysons les différents constituants “animés” des machines – les moteurs, les vannes… – pour découper le système en fonctions élémentaires. À partir de ces éléments, nous élaborons et rédigeons les spécifications techniques des besoins. Côté alimentation électrique, d’abord : nous passons en revue le matériel pour choisir le plus adapté au projet et nous consultons nos prestataires, pour établir des devis. Lorsque le fournisseur est sélectionné, nous validons son schéma électrique pour qu’il le réalise. Ensuite, l’intelligence du système. Nous discutons longuement avec l’ingénieur process qui a conçu l’installation, pour en connaître précisément tous les paramètres. Cet échange nous permet de rédiger une description logique de l’interface de programmation. Une fois la machine réalisée, le prestataire électricien réalise les raccordements puis nous effectuons ensemble les tests de synchronisation électrique.Quand la machine est arrivée chez le client, reste à la démarrer. Un tiers de notre activité se déroule à l’étranger. Sur place, ou quelquefois à distance par l’intermédiaire d’un modem, nous assistons le client afin de connecter et démarrer l’installation et d’optimiser ses performances. Nous l’aidons aussi ensuite lorsqu’il veut faire évoluer sa machine, ou ajouter des fonctionnalités…

Quels projets vous ont particulièrement marqué ? J-L. T. : Sur le site d’Air Liquide Advanced Technologies, nous sommes des privilégiés ; nous intervenons dans de nombreux domaines d’activité différents. C’est ce qui est particulièrement enrichissant. Pour ma part, j’ai particulièrement apprécié de travailler sur le projet du CERN. C’était un projet très complexe mais très motivant. J’ai bien sûr en mémoire la plus grosse machine sur laquelle j’ai travaillé : le réfrigérateur hélium destiné au réacteur pilote de fusion nucléaire civil sud-coréen KSTAR. Mais le projet qui m’a le plus marqué à ce jour concerne le premier liquéfacteur d’hydrogène HYLIAL conçu par Air Liquide Advanced Technologies. Il a rejoint le centre spatial 101 basé à Pékin pour réaliser des tests sur des moteurs de fusées. Je suis resté deux mois sur place en Chine, avec la satisfaction d’un travail vraiment réussi : l’HYLIAL produit plus que sur le papier, tout en consommant moins d’électricité que prévu.

Command and Control

A first class start-upHYLIAL, ALASKA, hydrogen filling stations and the xenon-refuelling bench are the crown jewels of the technologies designed and manufactured by Air Liquide Advanced Technologies. They are installed worldwide, but they would not work without their command and control components. Command and control expert for Air Liquide Advanced Technologies, Jean-Luc Toia, describes the challenges related to this technology.

What is high tech command and control?Jean-Luc Toia: A high tech control command and a control command for any industrial machine operate on the same principle. The aim is to set the activation of the components “to music” so they start when the customer presses the on button.It a vital piece of orchestration: we are responsible for drawing electrical schematics and programming interfaces for liquefying hydrogen, refuelling benches for satellites, purifying biogas, etc. Every day, we manage 20-30 projects in parallel. Each project is unique and we take into account the environment in which the machine will work: should we cool the facility or consider a safety device according to the specific gas used? With our knowledge and thanks to much feedback, we have developed a command and control architecture, which can be adapted to each case. We rely on a solid principle, which has been widely tested and makes the installations easier to receive and start.

Specifically, what are your main responsibilities?JL. T.: Our missions are varied. We follow the project throughout its duration. Sometimes as early as the tender, we analyse the different “animated” components of the machines – the motors, the valves – to cut the system into elementary functions. From these elements, we develop and write the required technical specifications. First, power: we review the material to select the most suitable for the project and we consult our suppliers for quotes. When the provider is selected, we validate its electric schematics for him to build them. Then we work on the intelligent system. We discuss all the parameters at length with the process engineer who designed the installation, until we know its specifications precisely. This exchange allows us to write a logical description of the programming interface. Once the machine is made, the electrician makes the connections and together we perform the electrical synchronisation tests.When the machine arrives at the customer all that needs to be done is start it. One third of our business is conducted abroad. On the spot, or sometimes remotely via a modem, we assist the client in connecting and starting the installation and optimising its performance. We also help when he wants to change his machine, or add new features.

Which of your projects were particularly significant? JL. T.: At the Air Liquide Advanced Technologies site, we are privileged; we get to work in many different areas. It

is particularly rewarding. For my part, I particularly appreciated working on the CERN project. It was a highly complicated but very motivating project. Of course I remember the largest machine on which I worked: the helium refrigerator for the South Korean pilot civilian nuclear fusion reactor, KSTAR. But the project that made the greatest impression on me was the first HYLIAL (hydrogen liquefier) designed by Air Liquide Advanced Technologies. It went to the 101 space centre in Beijing to conduct tests on rocket engines. I spent two months on site in China with the satisfaction of a really successful piece of work: the HYLIAL produces more than on paper, while consuming less electricity than expected.

Jean-Luc Toia

::: Contact jean-luc.toia@airliquide.com

Test de la partie contrôle-commande d’un HELIAL sur la zone d’essais d’Air Liquide Advanced Technologies.

Testing the command and control element of a HELIAL in Air Liquide Advanced Technologies’ test zone.

Air Liquide : un Groupe, des entités, une collaboration fructueuseQuand les projets industriels nécessitent une fourniture de gaz, ils ont aussi souvent besoin d’équipements associés. C’est la raison pour laquelle les entités d’Air Liquide produisant des gaz industriels, s’associent fréquement avec les équipes d’Air Liquide Advanced Technologies pour répondre à certaines demandes clients. Cette alliance permet de proposer une offre globale et de gagner de nouveaux marchés. « C’est ainsi que nous avons vendu une centrale froide Alaska à Omnichem, filiale belge du groupe Ajinomoto spécialisée en chimie fine, rapporte Jean-Daniel Fleurette, Responsable Produit. Avec Air Liquide Belgique, nous avons rencontré le client et remporté un contrat de fourniture d’azote et de fabrication d’un Alaska, destiné au fonctionnement d’un réacteur chimique pilote. »D’autres exemples confirment l’efficacité de la fourniture conjointe de gaz et d’équipements par le Groupe. Ainsi, pour Air Liquide Electronics Europe, basée à Crolles, près de Grenoble, c’est la capacité d’Air Liquide Advanced Technologies à fournir des épurateurs catalytiques adaptés au besoin de son client ST Microelectronics, qui a fait toute la différence. « Depuis 10 ans, en tant que distributeur exclusif de notre partenaire Japan Pionics, un des leaders mondiaux dans la purification ultra pure de gaz, explique Régis Zils, Responsable Produits Électroniques, nous sommes l’une des rares entreprises à savoir adapter leurs machines aux normes du marché européen. »La filiale singapourienne SOXAL, elle, consulte systématiquement Air Liquide Advanced Technologies. SOXAL connaît bien sa capacité d’adaptation. Lorsque son équipe a voulu acquérir un épurateur cryogénique de débit et de pression supérieurs à la gamme standard ULTRAL, elle savait qu’Air Liquide Advanced Technologies saurait transformer la machine et rester compétitif. Cet ULTRAL aura une double fonction : principalement alimenter un industriel de la chimie fine en hydrogène haute pureté, mais aussi remplir des bouteilles d’hydrogène avec le reste de la production.Pour Air Liquide China, Air Liquide Advanced Technologies a répondu à un appel d’offres portant sur la réalisation d’une baie d’analyse ultra-haute pureté (CQC) destinée au fabricant de semi-conducteurs BCD. « Face à la concurrence d’entreprises locales, les performances de notre technologie et la fiabilité de nos produits ont su séduire nos homologues chinois et leur client. Elles ont permis de dépasser les problématiques de coûts liées aux taxes d’importation », explique Régis Zils. La force d’Air Liquide – on le voit à travers ces différents projets – tient notamment dans les synergies qui existent entre ses entités. Les nouveaux défis industriels associant fourniture de gaz et d’équipements ne manquent pas à l’échelle mondiale : de quoi laisser présager d’autres collaborations fructueuses avec les entités du Groupe.

Air Liquide: a fruitful collaborationWhen industrial projects require a supply of gas, they often need associated equipment. That is why Air Liquide’s industrial gas producing divisions associated with Air Liquide Advanced Technologies’ teams to address some customer requests. This alliance allows to offer a package deal and to win new markets. Product Manager Jean-Daniel Fleurette said, “That is how we sold an Alaska cold unit to Omnichem, a Belgian subsidiary of Ajinomoto Group specialised in pure chemistry. We met the client with Air Liquide Belgium and won a contract to supply nitrogen and manufacture an Alaska unit, intended to serve in the operation of a pilot chemical reactor.”Other examples confirm the effectiveness of the joint supply of gas and equipment by the Group. For Air Liquide Electronics Europe, based in Crolles, near Grenoble, Air Liquide Advanced Technologies’ ability to provide catalytic purifiers adapted to the needs of its client ST Microelectronics made the difference. Electronic Product Manager Régis Zils said, “For 10 years, as the exclusive distributor of our partner Japan Pionics, a world leader in ultra-pure gas purification, we have been one of the few companies able to adapt their machines to the standards of the European market.”The Singapore subsidiary SOXAL always consults Air Liquide Advanced Technologies for its new projects. SOXAL is familiar with the Sassenage-based company’s ability to adapt. When its team wanted to acquire a cryogenic purifier with a flow and a pressure superior to the standard range of the ULTRAL, it knew that Air Liquide Advanced Technologies could improve the machine and remain competitive. This ULTRAL will have a dual function: its main task will be to supply pure hydrogen to a manufacturer of fine chemicals and its remaining production will be used to fill hydrogen bottles.For Air Liquide China, Air Liquide Advanced Technologies has responded to a call for tenders for the realisation of an ultra-high purity analytical bay (CQC – Continuous Quality Control) for the semiconductor company BCD. Régis Zils explained, “Faced with competition from local businesses, the performance of our technology and the reliability of our products have won over our Chinese counterparts and their client. They helped to overcome the challenge of costs associated with import taxes.” The strength of Air Liquide - seen through these projects - is the synergies that exist between its entities. There is no shortage of new world-class industrial challenges in the supply of industrial gas and related equipment and there is a firm future for new collaborations between the subsidiaries of the Group.

HXG : fin de la campagne d’essais HXG: end of the test campaignLa campagne d’essais du macro-démonstrateur HXG a été conduite de mars à septembre 2011. Tous les essais prévus pour la validation des nouvelles technologies thermiques et fonctionnelles en ambiance thermique sol, puis en vide, se sont parfaitement bien déroulés. Ces essais ont été réalisés par l’équipe essais d’Air Liquide Advanced Technologies, avec le support des autorités techniques du CNES, d’ASTRIUM, de Cryospace et de l’équipe développement lanceur d’Air Liquide Advanced Technologies.Suite aux premières exploitations, les performances thermiques des nouvelles technologies isolation externes, proposées par Cryospace, et internes, proposées par Air Liquide Advanced Technologies, sont conformes aux prévisions. Les technologies

fonctionnelles, proposées par Air Liquide Advanced Technologies (Système de cloisonnement des ergols, sphère de pressurisation GHe immergée dans le réservoir hydrogène liquide, caméra cryogénique et nouvelles technologies de mesure de niveau,…) ont également répondu aux attentes.Le niveau de maturité atteint par ces technologies à la suite de ce programme H-X correspond à l’objectif initial. Les technologies ainsi conçues et développées sont donc désormais envisageables, après une qualification formelle, pour les futurs lanceurs. Certaines de ces technologies sont d’ailleurs déjà sélectionnées pour les réservoirs de l’étage supérieur du futur lanceur A5ME actuellement en cours de développement.

The test campaign of the HXG macro-demonstrator was conducted from March to September 2011. All the planned tests for the validation of the new technologies and their functioning in thermal environments in soil and in vacuum went smoothly. These tests were carried out by Air Liquide Advanced Technologies’ testing team with the support of the technical authorities of the CNES, Astrium and Cryospace and by the Air Liquide Advanced Technologies’ launcher development team.Following initial operations, the thermal performance of the external insulation technology proposed by Cryospace and the internal provided by Air Liquide Advanced Technologies work as expected. The

supporting technologies proposed by Air Liquide Advanced Technologies (such as the propellants partitioning system, the GHe pressurisation sphere immersed in the liquid hydrogen tank, the cryogenic camera and new measurement technologies) also behaved as expected.The level of maturity achieved by these technologies as a result of the H-X programme is consistent with the original target. After a formal qualification process these technologies will be available for use in future launchers. Some of these technologies are already selected for the tanks of the upper stage of the future A5ME launcher currently under development.

: : : Dans l ’Ac tu Hot News : : :

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Le Cryoscope est publié par Air Liquide Advanced Technologies • BP 15 • 38360 Sassenage • Tél. : +33 (0) 4 76 43 62 11 • Fax : +33 (0) 4 76 43 62 71 • E-mail : gcom.alat@airliquide.com • Directeur de la publication : Xavier Vigor • Coordination : Dominique Lecocq, Agnès Renard • Éditeurs délégués : Publicis Activ Lyon • 22 rue Seguin, 69286 Lyon CEDEX 02 • Tél. +33 (0) 4 72 41 64 84 • Illustrations : Air Liquide, AAxander, ESA, DR • Impression : Nouvelle Imprimerie Delta, Chassieu (69) • ISSN 2107-4658 • Dépôt légal à parution • Décembre 2011

The Cryoscope is published by the Air Liquide Advanced Technologies • BP 15 - 38360 Sassenage-France • Tel. : +33 (0) 4 76 43 62 11 • Fax : +33 (0) 4 76 43 62 71 • E-mail: gcom.alat@airliquide.com • Director of Publication: Xavier Vigor • Coordination: Dominique Lecocq, Agnès Renard • Delegate Publishers: Publicis Activ Lyon • 22 rue Seguin, 69286 Lyon CEDEX 02-France • Tel. +33 (0)4 72 41 64 84 • Pictures and graphics: Air Liquide, AAxander, ESA, DR • Printing: Nouvelle Imprimerie Delta, Chassieu (69)-France • ISSN 2107-4658 • Copyright deposited • December 2011

Imprimé sur papier FSC, bois provenant de forêts exploitées de manière durable.

ADVANCED TECHNOLOGIES

Airtight tested in outer spaceUne étanchéité à l’épreuve de l’espaceInstallé en mars 2009 sur une plateforme externe de la Station Spatiale Internationale (ISS), l’instrument EXPOSE-R avait pour objectif d’étudier l’évolution d’échantillons chimiques et biologiques soumis à l’exposition directe aux rayonnements ultra-violets solaires. EXPOSE-R est revenu sur Terre depuis mars 2011, emporté par la navette américaine Discovery, et s’apprête à dévoiler ses premiers secrets. L’une des expériences, AMINO, est en cours d’analyse par le Laboratoire Inter-universitaire des Systèmes Atmosphériques du CNRS et de l’Université Paris Est Créteil. Premier résultat fondamental pour Air Liquide Advanced Technologies : les deux techniques d’analyse utilisées – la spectrométrie infrarouge à travers les hublots transparents et la chromatographie phase gazeuse des échantillons récupérés dans les cellules – montrent que les micro-soudures laser comme les brasures verre-métal réalisées ont résisté à 2 ans dans le vide et le froid spatiaux. Les données scientifiques sont donc pleinement exploitables ! C’est une telle réussite que l’ESA a programmé une nouvelle campagne de mesures avec des cellules nouvelle génération, prévues pour être lancées fin 2012. À suivre…

Installed in March 2009 on an external platform of the International Space Station (ISS), the EXPOSE-R instrument has exposed chemical and biological samples to the direct ultra-violet sunrays in an experiment to study how the samples will react. EXPOSE-R returned to Earth in March 2011, carried on the US space shuttle Discovery, and it is now ready to unveil its first secrets. One of the experiments, AMINO, is being analysed by the Inter-University Atmospheric Systems Laboratory of the CNRS and the University of Paris Est Créteil.The first and fundamental result for Air Liquide Advanced Technologies: the two analysis techniques – infra-red spectrometry through the transparent port holes and gas phase chromatography applied to the samples in the cells – have shown that the laser micro-welds and the glass-metal brazes taken on, have resisted two years in the vacuum and cold of space. The scientific data is therefore fully useable! The project has been such as success that the ESA has planned a new experiment with a new generation of cells set to be launched at the end of 2012. To be continued…

Expose-R et échantillons AminoExpose-R and Amino samples

Un générateur mobile d’oxygène aéronautiqueTous les avions de chasse ne sont pas équipés de système de génération d’oxygène embarqué OBOGS. Tous les pilotes ont néanmoins besoin d’air enrichi en oxygène pour respirer en altitude et d’air pressurisé pour se protéger des accélérations. Pour y répondre, les avions non équipés d’OBOGS disposent à bord d’une sphère d’oxygène liquide. Ces sphères sont remplies à partir de citernes acheminées sur les terrains d’opérations militaires : une logistique lourde et contraignante.Aussi, Air Liquide Advanced Technologies a été sollicitée par les forces armées pour réfléchir à une solution d’approvisionnement en oxygène simplifiée. C’est ainsi qu’a été conçu le générateur mobile d’oxygène aéronautique “Oxyplane”. Aérotransportable, modulable et facilement déployable, il permet de produire jusqu’à 50 litres par jour d’oxygène liquide sur tous les théâtres d’opérations militaires en s’affranchissant des contraintes logistiques.

A mobile aeronautic oxygen generatorNot all fighter aircraft is equipped with an OBOGS (On Board Oxygen Generating System). But all pilots need oxygen enriched air to breath at altitude and pressurised air to protect them from acceleration. To supply these needs airplanes without OBOGS carry a liquid oxygen sphere. These spheres are refilled from tankers sent to military operational sites: a challenging logistical consideration.The armed forces asked Air Liquid Advanced Technologies to find a simpler solution for the supply of oxygen. The answer was “Oxyplane”, a mobile aeronautic oxygen generator. Air transportable, modular and easily deployed it can produce up to 50 litres of liquid oxygen per day in any theatre of military operations while avoiding logistical constraints.

Le générateur mobile d’oxygène aéronautique Oxyplane

The mobile aeronautic oxygen generator Oxyplane