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Modélisation avancée des couches de diffusion des gaz (GDL) pour piles à combustibles PEMFC: imprégnation et séchage des encres, distributions 3D et propriétés effectives

Défis technologiques Efficacité énergétique pour bâtiments intelligents, mobilité électrique et procédés industriels Energie, thermique, combustion, écoulements Sciences pour l’ingénieur

Résumé du sujet

Dans le cadre de solutions H2 pour la transition énergétique, la pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) est une solution pertinente pour la production d’énergie électrique à faible teneur en carbone. Le projet européen DECODE propose de développer une chaîne entièrement numérique d’outils de conception, en intégrant les propriétés des matières premières et la fabrication et l’assemblage des différents composants, pour prédire la performance de cette pile « virtuelle ». Cela aidera à réduire le coût et le temps de développement des matériaux / composants améliorés adaptés aux différentes applications à l’avenir.
Le composant considéré dans cette thèse est la couche de diffusion de gaz (GDL), qui est une combinaison d’un substrat microporeux fibreux et d’une couche micro/nano poreuse (MPL pour la couche microporeuse). Le travail sera divisé en différentes étapes : a) basé sur des images 3D (réelles ou virtuelles) du substrat fibreux, simulation du traitement hydrophobe et du dépôt du MPL ainsi que de leur séchage pour déterminer la distribution 3D des divers composants (fibres, hydrophobie et MPL); b) simulation des propriétés de transport mono et diphasique de la GDL comme données d'entrée des modèles de performance à plus grande échelle; c) analyse de sensibilité des principaux procédés de fabrication (propriétés de l’encre, paramètres de séchage… )

Laboratoire

Département de l’Electricité et de l’Hydrogène pour les Transports (LITEN)
Service des Technologies Piles et Electrolyseurs basses températures
Laboratoire Membranes Electrodes Assemblages
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