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Equipe GP2E
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Modélisation des réacteurs électrochimiques

Si de nombreux modèles existent à l'heure actuelle, force est de reconnaître que la prise en compte des phénomènes électrochimiques demeure trop globale. Une mauvaise gestion des fluides, une mauvaise distribution du collectage du courant peut conduire à un fonctionnement hétérogène des cellules et à une dégradation du rendement énergétique de celles-ci. L'originalité des modélisations abordées au sein de l'équipe GP2E concernant les systèmes électrochimiques est de faire appel à une approche « multi-échelle » selon la méthodologie du Génie des Procédés en associant à un modèle macroscopique du stack (assemblage de cellules électrochimiques), un modèle microscopique ou nanoscopique du cœur de pile. Cette activité de recherche repose sur un travail de fond, initié depuis plus de quinze ans, visant à connaître le fonctionnement des piles en régime permanent et transitoire. Actuellement deux types de système électrochimique sont principalement abordés : SOFC/SOEC et PEMFC/Stockage. Il s'agit notamment de relier l'effet de la microstructure aux performances électrochimiques.

L'enjeu de l'étude PEMFC/stockage est de remplir le cahier des charges exigeant des énergies délocalisées stationnaires ou à embarquer grâce à l'association et à la gestion des générateurs et du stockage. L'intégration des Piles à Combustible dans un système électrique, stationnaire ou mobile, est gouvernée par les convertisseurs d'électronique de puissance de couplage. Même si ce chaînon ne pose pas un problème technique majeur, des études spécifiques sont néanmoins nécessaires afin de vérifier le sûreté et la fiabilité de l'association PEMFC/stockage en fonction du type de branchement envisagé, du niveau de tension de la pile (basse tension)... Il s'agit donc d'apporter les connaissances des phénomènes mis en jeu (réaction électrochimique, transfert, transport) à des modèles dynamiques intégrés pour la simulation des réseaux électriques développée au G2ELab. Un ensemble Générateurs Electrochimiques et Stockage Iloté (GESI) est en cours de réalisation, pour valider l'outil de simulation de l'association hybride source et stockage. Les résultats expérimentaux et de simulation pourront être exploités suivant les deux approches : optimisation des flux d'énergie dans un réseau, optimisation du fonctionnement d'un stack PEMFC.

 

mise à jour le 1 février 2008

Univ. Grenoble Alpes