Thèse soutenue

Caractérisation d’un système pile à combustible en vue de garantir son démarrage et fonctionnement à température ambiante négative

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Auteur / Autrice : Vincent Reguillet
Direction : Raynal Glises de la RivièrePhilippe BaucourXavier François
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Energétique
Date : Soutenance le 24/06/2013
Etablissement(s) : Besançon
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; 1991-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : FEMTO-ST : Franche-Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies (Besançon) - Franche-Comté Électronique Mécanique- Thermique et Optique - Sciences et Technologies / FEMTO-ST
Jury : Président / Présidente : Michel Feidt
Examinateurs / Examinatrices : Raynal Glises de la Rivière, Philippe Baucour, Xavier François, Michel Feidt, Yves Bertin, Delphine Riu, Hassan Peerhossaini, François Lanzetta, Sandrine Moutin, Audrey Montaut
Rapporteurs / Rapporteuses : Yves Bertin, Delphine Riu

Résumé

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La pile à combustible est un générateur électrique en voie d'atteindre une maturité technologique et commerciale. Pour que ce moyen de production d'énergie puisse concurrencer des systèmes similaires, tels que les batteries et les groupes électrogènes, des obstacles restent néanmoins à franchir. L'un d'entre eux est la capacité de la pile à démarrer et fonctionner à température ambiante négative. Afin d'étudier le comportement à froid d'un système de type PEMFC, nous proposons la définition de plusieurs critères de performances exergétiques adaptés au fonctionnement de chaque module du système. Les modules sont ensuite caractérisés à température ambiante négative à l'aide de bancs d'essais dédiés. A partir des résultats expérimentaux obtenus, différents modèles empiriques ou semi-analytiques sont alors présentés pour la batterie, le compresseur et l'humidificateur. D'autre part, un modèle analytique thermique à l'échelle des stacks est réalisé. Il permet notamment de reproduire l'élévation en température de la pile au cours d'un démarrage à froid. Enfin, à l'issue de l'analyse des résultats expérimentaux et des modèles, des recommandations destinées à favoriser le démarrage à froid du système sont fournies. En suivant ces recommandations, il est ainsi possible de démarrer le système pile de manière fiable à une température ambiante de -10 °C.