Pile à Combustible et Convertisseurs Associes

Données Générales
Programme Académique	Formation ECAM LaSalle Ingénieur spécialité Energétique			Responsable(s) Module : CAILLE Vincent,CHOUITER Djamil
Type d'EC : Cours	Pile à Combustible et Convertisseurs Associes (LAIEne09EPComb)
TD : 4h00 Cours : 12h00 Durée totale: 16h00	Status Obligatoire	Periode Semestre 9	Langue d'enseignement : Français

Objectifs Généraux
MAJ du 04/07/2023 1. Analyser comment les propriétés électrochimiques et les phénomènes de transfert de matière se traduisent dans les caractéristiques des piles à combustible. 2. Appliquer les lois de l’électrochimie et de la thermochimie sur une pile à combustible. 3. Dimensionner un stack pour une application donnée. 4. Dimensionner les systèmes auxiliaires d’alimentation en carburant et comburant. 5. Rappel sur les base de l'électronique de puissance ; 6. Analyse du fonctionnement de convertisseurs DC-DC directs.

Objectifs Généraux

MAJ du 04/07/2023
1. Analyser comment les propriétés électrochimiques et les phénomènes de transfert de matière se traduisent dans les caractéristiques des piles à combustible.
2. Appliquer les lois de l’électrochimie et de la thermochimie sur une pile à combustible.
3. Dimensionner un stack pour une application donnée.
4. Dimensionner les systèmes auxiliaires d’alimentation en carburant et comburant.

5. Rappel sur les base de l'électronique de puissance ;
6. Analyse du fonctionnement de convertisseurs DC-DC directs.

Contenu
Principe de fonctionnement des piles à combustible a. Principes généraux, piles acides ou alcalines, rôles de l’électrolyte, des catalyseurs, des plaques distributrices. b. Performances thermodynamiques des piles à combustible et comparaison avec les moteurs thermiques c. Principaux types de piles à combustible, carburants, températures de fonctionnement, avantages et inconvénients. Dimensionnement d’un stack de pile à combustible a. Choix du nombre de cellules. b. Dimensionnement des alimentations en hydrogène et en air. c. Gestion de l’eau. Technologies et fonctionnement des convertisseurs statiques utilisés pour transformer la puissance électrique continue à basse tension et forte intensité produite par une pile en une puissance alternative à 50 Hz et 230 V.

Contenu

Principe de fonctionnement des piles à combustible
a. Principes généraux, piles acides ou alcalines, rôles de l’électrolyte, des catalyseurs, des plaques distributrices.
b. Performances thermodynamiques des piles à combustible et comparaison avec les moteurs thermiques
c. Principaux types de piles à combustible, carburants, températures de fonctionnement, avantages et inconvénients.
Dimensionnement d’un stack de pile à combustible
a. Choix du nombre de cellules.
b. Dimensionnement des alimentations en hydrogène et en air.
c. Gestion de l’eau.

Technologies et fonctionnement des convertisseurs statiques utilisés pour transformer la puissance électrique continue à basse tension et forte intensité produite par une pile en une puissance alternative à 50 Hz et 230 V.

Prérequis
Cours de chimie (S5) Circuits électriques (S5) Électrotechnique (S6)

Bibliographie
Ressources recommandées: 1. D. Candusso, R. Glises, D. HIssel, J.-M. Kauffmann et M.-C. Pera, "Piles à combustible PEMFC et SOFC - Description et gestion du système", Techniques de l'Ingénieur, BE8595, 2007. 2. P. Stevens, F. Novel-Cattin, A. Hammou, C. Lamy et M. Cassir, "Piles à combustible", Techniques de l'Ingénieur, D3340, 2000. 3. J. Larminie and A. Dicks, "Fuel Cell Systems Explained", Wiley, 2003. 4. J. Zhang (Ed.), PEM Fuel Cell Electrocatalysts and Catalyst Layers: Fundamentals and Applications, Springer, London, 2008 5. R. W. Erickson, R. Maksimovic, "Fundamentals of Power Electronics", Second Edition, Springer, 2001

Bibliographie

Ressources recommandées:
1. D. Candusso, R. Glises, D. HIssel, J.-M. Kauffmann et M.-C. Pera, "Piles à combustible PEMFC et SOFC - Description et gestion du système", Techniques de l'Ingénieur, BE8595, 2007.
2. P. Stevens, F. Novel-Cattin, A. Hammou, C. Lamy et M. Cassir, "Piles à combustible", Techniques de l'Ingénieur, D3340, 2000.
3. J. Larminie and A. Dicks, "Fuel Cell Systems Explained", Wiley, 2003.
4. J. Zhang (Ed.), PEM Fuel Cell Electrocatalysts and Catalyst Layers: Fundamentals and Applications, Springer, London, 2008
5. R. W. Erickson, R. Maksimovic, "Fundamentals of Power Electronics", Second Edition, Springer, 2001

Évaluation(s)
N°	Nature	Coefficient	Objectifs
1	1, 2, 3 et 4	1	Un examen écrit de 2H. Il s'agit de de pré-dimensionner un stack de pile à combustible (nombre de cellules, taille des différents réservoirs) ainsi que le convertisseur associé, par rapport à une application donnée et en se basant sur une courbe de polarisation connue.
2	5 et 6	1	Examen écrit de 1h. Vérification des connaissances de cours et analyse du fonctionnement d'un convertisseur d'électronique de puissance.