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Frequential identification of a Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) fractional order model
International audienc
MĂ©thodes de diagnostic des piles Ă combustible
La problĂ©matique dĂ©veloppĂ©e dans cette thĂšse est le diagnostic des piles Ă combustible (PAC) de type « Proton Exchange Membrane » (PEM). Nous avons choisi dâaxer ces travaux sur diffĂ©rentes mĂ©thodes de diagnostic, sĂ©parĂ©es en deux grandes thĂ©matiques, relativement diffĂ©rentes et donc indĂ©pendantes, qui forment les deux parties de cette thĂšse. Dans la premiĂšre partie, intitulĂ©e « MĂ©thodes de diagnostic des fuites internes », nous nous focaliserons sur un type de dĂ©gradation des PAC, celle de la membrane, et de sa consĂ©quence principale, lâaugmentation des fuites internes. AprĂšs avoir fait lâinventaire des diffĂ©rentes techniques de diagnostic possibles, nous avons eu lâopportunitĂ© dâen tester certaines sur un stack (empilement de cellules Ă©lĂ©mentaires) dĂ©gradĂ© dont nous disposions. La voltammĂ©trie cyclique semble la plus intĂ©ressante en terme de prĂ©cision. Cependant, pour le diagnostic complet dâun stack, le niveau de fuite de chaque cellule doit ĂȘtre Ă©valuĂ©. Il apparaĂźt que cette opĂ©ration est extrĂȘmement chronophage ; nous avons donc dĂ» mettre au point des mĂ©thodes alternatives Ă celles rencontrĂ©es frĂ©quemment dans la littĂ©rature. Nous avons dâune part appliquĂ© la voltammĂ©trie cyclique directement aux bornes du stack et parallĂšlement nous avons mis au point une technique nouvelle de diagnostic des fuites internes dâune PAC. Ces mĂ©thodes seront testĂ©es sur trois stacks comportant chacun un nombre diffĂ©rent de cellules. La deuxiĂšme partie de ce manuscrit est intitulĂ©e « MĂ©thodes de diagnostic en gaz actifs ». Nous aborderons dans un premier temps une mĂ©thode bien connue, la Spectroscopie dâImpĂ©dance Electrochimique (SIE). Lâutilisation de cette technique soulĂšve deux problĂ©matiques : le choix dâun modĂšle appropriĂ© pour dĂ©crire des phĂ©nomĂšnes physico-chimiques variĂ©s puis la difficultĂ© de converger vers un jeu unique de paramĂštres une fois le modĂšle Ă©tabli. Partant de ce constat, nous avons dĂ©veloppĂ© une technique originale dâexploitation des SIE, basĂ©e sur un modĂšle Ă©lectrique sans a priori, dont la construction va se faire automatiquement Ă©tape par Ă©tape. Cet algorithme sera validĂ© de maniĂšre thĂ©orique sur des simulations, puis nous confirmerons son potentiel sur des donnĂ©es expĂ©rimentales issues dâessais de vieillissement de monocellules. ParallĂšlement, nous avons dĂ©veloppĂ© une technique alternative Ă la spectroscopie dâimpĂ©dance, basĂ©e sur lâexploitation dâĂ©chelons de courant. Cette mĂ©thode permet dâextraire un spectre de constantes de temps sans passer par de lâidentification paramĂ©trique. AprĂšs une premiĂšre validation thĂ©orique grĂące Ă des simulations, nous avons Ă©prouvĂ© cette technique avec dâune part les donnĂ©es de vieillissement mentionnĂ©es prĂ©cĂ©demment ainsi quâavec des donnĂ©es issues dâun essai dâengorgement dâune monocellule. Nous confirmerons que cette technique est bien adaptĂ©e pour effectuer du diagnostic en cours de fonctionnement