Caractérisations des piles à combustible PEM-HT : une investigation expérimentale focalisée sur les dégradations - Archive ouverte HAL
Communication Dans Un Congrès Année : 2021

Caractérisations des piles à combustible PEM-HT : une investigation expérimentale focalisée sur les dégradations

Résumé

Depuis 2015, plusieurs travaux au laboratoire LAPLACE portent sur l'étude de la pile à combustible à membrane échangeuse de protons haute-température (PEM-HT). Dans ce contexte, des essais de vieillissement à courant constant [1] mettent en évidence que les caractérisations réalisées afin de suivre l'état de santé des mono-cellules peuvent être dégradantes.

Dans le cadre du projet PIPAA (PIle à combustible Pour Applications Aéronautiques) [2] piloté par Safran Power Units, une campagne d'essais particulièrement focalisée sur la courbe de polarisation (v(i)) est réalisée. Quatre méthodologies différentes de réalisation de v(i) sont proposées pour un essai de cyclage où le profil de courant de ces v(i) est répété trente fois de suite pour différents AME (Assemblage Membrane-Electrodes) de type Advent PBI. Entre chaque v(i) réalisée, un courant constant est maintenu durant un temps de stabilisation déterminé pour que l'essai sur chaque AME dure au total 100 h, avec des phases de caractérisation initiale et finale identiques pour chaque AME. Les essais sont réalisés en même temps sur deux bancs d'essais similaires afin d'assurer la reproductibilité des données.

La comparaison des caractérisations initiale et finale ne dévoilent pas de différences très marquées permettant de conclure sur le fait qu'une méthodologie de v(i) soit plus dégradante qu'une autre. Par contre, différentes observations peuvent être réalisées. Un des AME a vu ses performances augmenter au cours du cycle, augmentation en partie attribuée à la diminution des pertes ohmiques. Cela constitue une piste afin d'améliorer le rodage de l'AME. Aussi, une même tension initiale d'émission de CO2 est identifiée pour chaque cycle en ayant émis. Elle est attribuée à la réaction de corrosion du carbone.

De plus, afin de compenser les variations de la tension engendrées par les conditions opératoires comme la température (impactée par la régulation thermique de la mono-cellule et son inertie) et de la pression (non régulée, laissée à la pression atmosphérique), une méthodologie de recalage est expérimentée. Celle-ci se base sur l'utilisation d'un modèle empirique issu d'une étude de sensibilité sur les conditions opératoires. Son objectif est de permettre, après traitement, de comparer des données à des conditions opératoires similaires.

Enfin, une modélisation des données est actuellement en cours de réalisation. Son objectif est de proposer une évolution temporelle des paramètres d'un modèle quasi-statique de la PEM-HT. Des essais complémentaires sont aussi prévus afin de conclure sur les différentes observations réalisées.

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Dates et versions

hal-04852139 , version 1 (20-12-2024)

Identifiants

  • HAL Id : hal-04852139 , version 1

Citer

Mathieu Baudy, Sylvain Rigal, Amine Jaafar, Christophe Turpin, Sofyane Abbou. Caractérisations des piles à combustible PEM-HT : une investigation expérimentale focalisée sur les dégradations. Plénières FRH2, 31 Mai – 4 Juin, 2021, En visio, France. ⟨hal-04852139⟩
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