Thèse soutenue

Contribution à l'élaboration d'un système de gestion des piles à combustible

FR  |  
EN
Auteur / Autrice : Milad Bahrami
Direction : Gaël MaranzanaSerge Pierfederici
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Énergie et mécanique
Date : Soutenance le 27/05/2020
Etablissement(s) : Université de Lorraine
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIMPPé - Sciences et ingénierie des molécules, des produits, des procédés, et de l'énergie (Lorraine)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Energies et Mécanique Théorique et Appliquée
Jury : Président / Présidente : Seddik Bacha
Examinateurs / Examinatrices : Gaël Maranzana, Serge Pierfederici, Christophe Turpin, Marie-Cécile Péra
Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Turpin, Marie-Cécile Péra

Résumé

FR  |  
EN

L'intermittence des ressources constitue le principal défi de l'utilisation de la production d'électricité à partir d'énergies renouvelables. Par conséquent, de nouveaux moyens de stockage de l'électricité sont inévitables. L'hydrogène, en tant que vecteur énergétique, peut résoudre ce problème. L'hydrogène peut être produit en utilisant l'énergie excédentaire des sources d'énergie renouvelables. C'est pourquoi une pile à combustible à membrane électrolytique polymère (PEMFC), en tant que dispositif capable de convertir directement l'énergie de l'hydrogène en électricité, est un élément important de cette solution. Le coût et la durabilité sont les principaux défis à relever pour permettre la diffusion de cette technologie sur le marché de masse. Dans le cadre d'un micro-réseau multi-vecteurs, un système de gestion des piles à combustible (FCMS) est proposé et conçu dans cette thèse. Il permet d'optimiser la fiabilité et la durée de vie des PEMFC en contrôlant l'état de fonctionnement des cellules pour éviter les instabilités électrochimiques. Une méthode de diagnostic ainsi qu'une nouvelle architecture d'électronique de puissance hybride sont le cœur de ce FCMS. La méthode de diagnostic peut détecter la plupart des instabilités du FCMS grâce à un nouveau modèle en temps réel. Ce modèle peut simuler une cellule dans son environnement de pile. Une architecture d'électronique de puissance hybride est développée pour ce FCMS qui garantit un meilleur vieillissement du système en contrôlant séparément la puissance fournie par les cellules. L'architecture d'électronique de puissance proposée est hybridée par un supercondensateur (SC) qui peut compenser la faible dynamique des PEMFC en fournissant les profils de charge dynamiques rapides. Une méthode de contrôle en logique floue (FLC) est développée dans le cadre du FCMS pour modifier la puissance de référence des groupes de cellules sur la base des données du modèle. Le système proposé et ses différentes parties sont validés par les résultats de la simulation et de l'expérimentation.