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Axe 2 : Technologies hydrogène

par Bruno Sareni - publié le , mis à jour le

Technologies hydrogène : piles à combustibles et électrolyseurs

Personnes impliquées : Christophe Turpin, Amine Jaafar, Henri Schneider, Stephan Astier

Contact : Christophe Turpin

Depuis une vingtaine d’années l’équipe GENESYS s’intéresse à la caractérisation et la modélisation des piles à combustible en vue de leur insertion dans les systèmes électriques du futur. L’expérience acquise au cours des travaux antérieurs portant majoritairement sur des PEM BT a été complétée ces dernières années par l’exploration de nouvelles technologies : les PEMFC-HT (160°C) et IT-SOFC (650°C) en partenariat avec SAFRAN.

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La caractérisation des performances des piles à combustible s’appuie sur des méthodologies exploitant les plans d’expériences associés aux conditions opératoires (T, P, HR, débit) et sur la spectroscopie d’impédance électrochimique (SIE). Notre équipe s’intéresse à la modélisation du comportement des piles à combustible en régime sain mais aussi à l’étude des mécanismes de vieillissement en vue du diagnostic et du pronostic.

Les recherches s’orientent aujourd’hui plus particulièrement vers :

  • La caractérisation et la modélisation en régime sain
  1. piles PEMFC en conditions aéronautiques
  2. piles SOFC (en collaboration avec le CIRIMAT).
  • La caractérisation et modélisation du vieillissement

PEMFC-HT et BT : vieillissement en régimes dynamiques (impacts des di/dt, harmoniques générés les CVS, arrêts/démarrages…), calendaire, accéléré.

  • Le diagnostic/pronostic de l’état de santé des piles à combustible (en collaboration avec l’équipe CODIASE) :
  1. Méthodes basées modèles et signaux.
  2. Pronostic basé sur le principe de superposition.
  3. Enrichissement du diagnostic : recours à de nouveaux capteurs (CO2, H2, acide…), analyses post-mortem.

En parallèle, des études complémentaires portent aussi sur les électrolyseurs (PEMWE, SOWE, aqueux en collaboration avec le LGC) et le stockage H2 (hydrures) dans le contexte de la production d’hydrogène vert et du Power-to-gas.

L’ensemble de ces travaux alimente des réflexions au niveau « système » en s’appuyant sur les briques H2 : hybridation directe pile/batterie/supercondensateur, maîtrise des couplages électrolyseur/stockage H2/pile à combustible, utilisation de la combustion de l’H2 pour produire de la chaleur (en collaboration avec l’IMFT), contribution à l’émergence des piles/électrolyseurs multifonctionnels (en collaboration avec le LGC).