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HAMAZ Tahar

Outils de caractérisation et de diagnostic d'une pile à combustible de type PEM par mesure du champ électromagnétique externe

 

Directeur de thèse :     Catherine CADET

École doctorale : Electronique, electrotechnique, automatique, traitement du signal (eeats)

Spécialité : Automatique et productique

Structure de rattachement : Grenoble-INP

Établissement d'origine : INPG - ENSE3

Financement(s) : Contrat doctoral

 

Date d'entrée en thèse : 01/10/2011

Date de soutenance : 13/11/2014

 

Composition du jury :
M. Antoine GRALL, Professeur, Université Technologie de Troyes, Troyes , rapporteur
M. Daniel HISSEL, Professeur, Université de Franche-Comté, Belfort, rapporteur
M. Sami OTHMAN, Maître de Conférences, Université Claude Bernard Lyon 1, Lyon, examinateur
M. Rachid OUTBIB , Professeur, Université d'Aix-Marseille, Marseille, examinateur
Mme Delphine RIU , Professeur, Grenoble-INP, Grenoble, examinateur Mme Catherine CADET, Maître de Conférences, Université Joseph Fourier, Grenoble, directeur de thèse
M. Gilles CAUFFET , Maître de Conférences, Université Joseph Fourier, Grenoble, co-directeur de thèse
Mlle Florence DRUART, Maître de Conférences, Grenoble-INP, Grenoble, co-directeur de thèse

 

Résumé : Les piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) constituent une alternative aux moteurs thermiques utilisés dans le cadre d'applications transport ou dans le cadre d'applications stationnaires. Cependant, une large commercialisation des PEMFC dépend des progrès qui peuvent être réalisés pour améliorer leur fiabilité et leur durabilité. Mes travaux de recherche consistent à développer un nouvel outil de diagnostic s'appuyant sur une mesure du champ électromagnétique externe (non invasive) rayonné par la pile PEMFC. Le champ magnétique possède l'intérêt d'être corrélé à la distribution locale du courant circulant à l'intérieur de la pile, et permet d'avoir des informations sur les performances locales. Cette distribution est liée aux conditions opératoires de la pile. Il est alors possible, à partir d'une signature magnétique de remonter à une information locale et à la cause des distributions de courant non uniformes. Deux méthodes ont été développées pour permettre : (i) d'extraire des paramètres pertinents sur la répartition de la densité de courant traduisant les performances locales de la PAC, (ii) de classifier les différents modes de fonctionnements indésirables. La première méthode consiste à générer des résidus vectoriels en comparant le comportement réel du système (caractérisé par un vecteur mesure) avec les bases générées. Des variables qualitatives ont été élaborées pour classifier les modes de fonctionnement indésirables de la pile. La deuxième méthode consiste à extraire des paramètres à partir de la projection du vecteur mesure dans la direction des bases. La classification est réalisée dans des espaces 2D. Une validation des deux méthodes proposées a été effectuée à partir de mesures expérimentales sur une PEMFC de taille industrielle (stack GENEPAC de 40 cellules construit par le CEA et PSA). La pertinence des paramètres extraits a été vérifiée en s'appuyant sur des distributions de courant mesurées directement. Les modes de fonctionnement indésirables prédéfinis permettent de localiser les paramètres opératoires ayant conduit à l'évolution de la distribution de courant. Les outils ainsi réalisés sont très facilement transposables à d'autres piles PEMFC


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