Un modèle physique multiéchelle de la dynamique électrochimique dans une pile à combustible à électrolyte polymère : une approche Bond Graph dimension infinie

• Auteur / Autrice : Alejandro Antonio Franco
• Direction : Bernhard Maschke
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique et automatique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Lyon 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électrodynamique

Thermodynamique hors équilibre

Analyse multiéchelle

Spectroscopie d'impédance

Couche double électrique

Résumé

Cette thèse présente un nouveau modèle de compréhension (multiéchelle et mécanistique) du comportement dynamique d'un Assemblage Membrane/Electrodes (AME) d'une pile à combustible PEFC. Le modèle, construit en Bond Graphs-dimension infinie, couple le transport de charges (électronique et protonique) à travers l'épaisseur de l'AME, avec des modèles spatialement distribués de l'interface nanoscopique Nafion-Pt/C et de la diffusion des réactifs à travers le Nafion recouvrant la phase Pt/C. Les modèles nanoscopiques décrivent la dynamique interne de la double couche électrochimique en couplant le transport dans la couche diffuse, et les réactions électrochimiques et l'adsorption d'eau dans la couche compacte. Le modèle, modulaire, permet d'évaluer numériquement la sensibilité de la réponse dynamique aux conditions de fonctionnement et à la composition des électrodes, et les contributions des différents phénomènes/couches constitutives, en bon accord avec des mesures expérimentales