Thèse soutenue

Développement d'une instrumentation et méthodologie par l'étude des bruits électrochimiques pour le diagnostic des stacks de pile à combustible de type PEMFC
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Auteur / Autrice : Nikolai Adiutantov
Direction : Sergueï MartemianovYury EvdokimovAnthony Thomas
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences de l’ingénieur
Date : Soutenance le 19/12/2017
Etablissement(s) : Poitiers en cotutelle avec Université technique nationale de recherche du nom de A. N. Tupolev (Kazan)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie des matériaux, mécanique, énergétique et aéronautique (Poitiers ; 2009-2018)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Pôle poitevin de recherche pour l'ingénieur en mécanique, matériaux et énergétique - PPRIMME (Poitiers)
faculte : École nationale supérieure d'ingénieurs (Poitiers ; 1984-....)
Jury : Président / Présidente : Mikhail A. Vorotyntsev
Examinateurs / Examinatrices : Sergueï Martemianov, Yury Evdokimov, Anthony Thomas, Lingai Luo, Evgenii Denisov
Rapporteurs / Rapporteuses : Sergey Alexandrovich Grigoriev, Gaël Maranzana

Résumé

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Le développement de la technologie « piles à combustible » nécessite l'utilisation d'outils de diagnostic adéquats notamment pour le monitoring de l'état de santé des systèmes industriels (stacks) dans les conditions réelles de fonctionnement. L'utilisation des moyens traditionnels de diagnostic nécessite l'arrêt ou la perturbation du fonctionnement du système. Le travail de cette thèse vise le développement d'une approche innovante non intrusive pour le diagnostic des stacks PEM (Proton Exchange Membrane), basée sur la mesure des petites fluctuations électriques (bruits électrochimiques). Pour mesurer les bruits, un système d'acquisition des faibles signaux à haute fréquence a été utilisé sans filtrage analogique préalable. Ces mesures ont été dans le cadre du projet ANR « Propice » pour quatre campagnes de mesures avec la collaboration du FCLAB et du CEA LITEN. Les mesures des bruits électrochimiques, sur plusieurs semaines, ont permis de construire une base de données extrêmement riche. Pour traiter ces données, différents approches statistiques dans le domaine temporel, fréquentiel et tempo-fréquentiel ont été utilisés pour la génération de descripteurs fiables et robustes. Il a été démontré que la mesure des bruits permet d'obtenir une riche signature des stacks PEM dans un vaste domaine fréquentiel. Cette signature reflète les différents phénomènes physico-chimiques et est très sensible aux paramètres de fonctionnement du système. L'évolution de cette signature au court de temps peut être utilisée pour le diagnostic in-situ de d'état de santé des stacks commerciaux dans les conditions réelles de fonctionnement et pour le développement des moyens de pronostic.