Modelisation dynamique des phenomenes hydrauliques, thermiques et electriques dans un groupe electrogene a pile a combustible destine a l'application automobile

par JEAN-PHILIPPE POIROT CROUVEZIER

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de Patrick Ozil.

Soutenue en 2000

à l'INP GRENOBLE .

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  • Résumé

    Les piles a combustible a membrane echangeuse de protons (pemfc) sont depuis quelques annees a l'origine de nombreuses realisations de vehicules de demonstration. Pour eviter la multiplication des prototypes, la simulation est de plus en plus utilisee pour evaluer les performances de diverses solutions techniques envisageables. Un modele dynamique de pile a combustible a ete realise a l'aide du logiciel matlab/simulink. Il s'integre a un modele de groupe electrogene complet (pile + auxiliaires). La pile modelisee est concue et fabriquee par l'entreprise italienne nuvera fuel cells europe. Sa particularite est l'utilisation d'un poreux pour l'alimentation en gaz des electrodes au lieu des canaux utilises classiquement. Le refroidissement et l'humidification sont assures simultanement par injection d'eau liquide directement en entree de cellule electrochimique. Le modele traite les bilans de masse et d'energie mecanique, thermique et electrique dans les fluides et la structure en regime transitoire. Il permet une discretisation de la cellule elementaire le long de l'ecoulement des gaz. Dans chaque troncon le calcul permet de suivre au cours du temps l'evolution des concentrations, des temperatures, des fractions d'eau liquide, des densites de courant pour rendre ce modele le plus predictif possible, des lois physiques decrivant les phenomenes sont preferees a des relations purement mathematiques. Des essais ont ete effectues sur une pile de 5kw grace a un banc d'essais specifique. Ils ont permis de valider le modele de pile, par calage de chacun des modeles elementaires correspondant aux phenomenes modelises (hydraulique, thermique). Ces travaux ont montre les problemes causes par le concept de cette pile a humidification

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Informations

  • Détails : 218 p.
  • Notes : Confidentielle jusqu'en 2005
  • Annexes : 132 ref.

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