Systèmes Pile à Combustible (PAC) et auxiliaires de systèmes PAC

Animateur d’axe : Samir Jemeï, MCF

Divers périphériques ou auxiliaires sont nécéssaires à le mise en oeuvre d’un générateur d’énergie à Pile à Combustible (PAC). Pour fonctionner, ce convertisseur doit être connecté à différentes composantes :

  • une source d’hydrogène,
  • une source d’oxygène (air ambiant),
  • un système de gestion thermique (maintien en température du coeur de pile et de ses constituants),
  • un circuit d’humidification,
  • un ou plusieurs convertisseurs statiques,
  • un système de contrôle.

Toutes ces connexions se font par l’intermédiraire de circuits spécifiques. Les verrous scientifiques et technologiques à lever sur les auxiliaires concernent principalement la gestion de l’air comprenant le groupe moto-compresseur et l’humidification (en particulier pour les piles de type PEMFC).
Les problèmes scientifiques des auxiliaires de la PAC sont à la fois multiphysiques et technologiques.

Dans cet axe, différents items sont proposés pour aborder ce sujet

  • Groupe moto-compresseur : Modélisation et optimisation de ses constituants (tête de compression, moteur, commande, …)
  • Humidificateur : Etude de la technologie d’humidification (injection de vapeur, injection d’eau, roues enthalpiques, humidification membranaire, court-circuit de la pile) afin d’obtenir un système optimal et commercialisable.
  • Compresseur-humidificateur intégrés : Etude sur l’intégration des deux fonctions de compression et d’humidification au sein du même composant.
  • Circuit de refroidissement : Optimisation et contrôle du refroidissement des auxiliaires et de la PAC, étude de nouvelles technologies et modes de refroidissement, maîtrise des phénomènes de changement de phase et problématique de démarrage à froid pour la PAC basse température.
  • Convertisseurs statiques dédiés : Conception de convertisseur permettant de mettre en forme l’énergie électrique délivrée par la PAC (fort courant et faible tension) mais également d’intégrer une fonctionnalité de diagnostic.
Figure 1 : banc d’essais compresseur d’air modulable Figure 2 : banc d’essais compresseur d’air double vis (100 g/s et 2,5 bar absolue) couplé à une turbine froide
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