Modélisation et commande du circuit d'air d'une pile à combustible PEMFC

Abstract

La pile à combustible est un système de production d'énergie, qui tire profit de la réaction chimique entre l'oxygène et l'hydrogène pour produire de l'électricité et de la chaleur tout en ne rejetant que de l'eau. En raison de leur pollution moindre par rapport aux carburants fossiles, les systèmes pile à combustible connaissent un développement important pour de nombreuses applications de puissance. Le compresseur d'air alimentant en oxygène la pile est un élément important dans les systèmes pile à combustible. Le compresseur peut consommer jusqu'à 20\% de l'électricité produite dans les cas les plus défavorables. Le contrôle du système de compression d'air est également une problématique importante car il affecte l'efficacité et la sécurité de fonctionnement de la pile à combustible. Pour éviter une sous-alimentation en oxygène de la pile, le débit massique d'air fourni doit être géré de façon appropriée en fonction de la demande de la charge électrique. Pendant ce temps, la pression ne doit pas montrer de trop grandes variations ou ondulations qui peuvent endommager la membrane de la pile. Dans cette thèse, un modèle du système de compression d'air est développé et le couplage entre les entrées et les sorties est analysé. Ce travail se concentre enfin sur la résolution des problèmes de contrôle pour adapter ce compresseur à double vis au système pile à combustible.