Poursuite du point d'efficacité maximum pour un système à pile à combustible

Towards Maximum Efficiency Point Tracking of PEM fuel cell systems

• Auteur / Autrice : Yakoub Zine
• Direction : Mohamed Badreddine Becherif, Daniel Hissel
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Inscription en doctorat le 18/10/2021
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• 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
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Département Énergie

Mots clés

Mots clés libres

Mept

Convertisseur

Pile à combustible

Hydrogène

Vieillissement

Mept

Hydrogen

Power converter

Aging

Proton exchange membrane fuel cell

Résumé

L'équipe SHARPAC travaille depuis de nombreuses années sur le sujet du diagnostic des systèmes pile à hydrogène, dans le contexte de leur vieillissement calendaire et d'usage. Par ailleurs, en s'intéressant au système pile à hydrogène dans son intégralité (incluant donc les auxiliaires nécessaires à son fonctionnement : convertisseur statique, alimentation en air, système de refroidissement, alimentation en hydrogène, …) il en ressort que, pour un point de fourniture énergétique donnée, un point de fonctionnement optimisé d'un point de vue de la consommation énergétique primaire d'hydrogène, peut être obtenu. L'équipe SHARPAC travaille également depuis plusieurs années sur l'association de plusieurs systèmes pile à hydrogène, en série ou en parallèle, en vue de la montée en puissance grâce à la modularité de ces objets. En faisant la synthèse de ces travaux de recherche, couplée à des essais expérimentaux, il semble aujourd'hui possible de pouvoir définir un suivi du point de fonctionnement d'un système pile à hydrogène, en fonction de son vieillissement d'usage et calendaire, en optimisant la consommation énergétique primaire d'hydrogène, pour une fourniture énergétique donnée en sortie du système pile à hydrogène.

Optimal fuel consumption is required for any fuel powered power system. Regarding especially proton exchange membrane fuel cell systems (dedicated to stationary or transport applications), high efficiency can only be achieved over a narrow band of the power range. Operating the fuel cell system within this narrow band at the maximum efficiency point is then critical and key to maximize the performances of the whole fuel cell system. However, the maximal efficiency point is evolving in real time as the operating conditions vary. Parameters such as operating temperature, operating gas pressures, and operating humidity are factors that affect the maximum efficiency point. Moreover, this maximum efficiency point is also varying when the system is aging (calendar and usage aging). Thus, an approach for developing MEPT (Maximum Efficiency Point Tracking) strategies, inspired by MPP tracking systems for renewable sources such as PV panels and wind generation that are used to follow their maximum power point could be useful on the way of implementing fuel cell systems.