Observateurs d’état pour les piles à combustible à hydrogène pour l’optimisation du rendement et de la durabilité

Les piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) sont une des technologies privilégiées pour la décarbonation du secteur des transports, du fait de leur autonomie et de la facilité de rechargement. Mais, leur démocratisation à grande échelle se heurte aux coûts importants qu’elles exigent, de surcroît multipliés par une durabilité encore trop peu satisfaisante. 
Les lois de contrôle d'une pile à combustible doivent maintenir une bonne efficacité sans toutefois imposer des conditions conduisant à des dégradations potentielles. Cette thèse se concentre sur deux objectifs. Premièrement, nous visons à estimer les variables d'état qui sont témoins à la fois de l'efficacité et de dégradations. Deuxièmement, sur la base des informations données par l'estimateur précédent, nous envisageons de construire des lois de contrôle qui respectent des critères de performance et de sécurité. Pour aller plus loin, la dégradation précoce des PEMFC se concentre sur ses composants, et en particulier sur la membrane qui sert d'électrolyte, qui est très sensible aux variations d'humidité et de température pendant l'utilisation. La distribution de ces grandeurs à la surface de la membrane peut être très hétérogène, ce qui est difficile à mesurer avec de simples capteurs. Afin d'anticiper les dégradations potentielles tout en améliorant les performances, des conditions de fonctionnement acceptables en termes d'humidité et de température doivent être maintenues dans l'ensemble de la cellule. Nous prévoyons d'estimer en temps réel les variables internes de la pile (humidité, température, quantités de matériaux) avec une précision satisfaisante. Ensuite, nous adapterons les lois de contrôle pour maintenir une plage d'humidité acceptable, par exemple. Cette thèse contribuera au développement de modèles de pile précis et rapides et de stratégies de contrôle en temps réel afin de surmonter les barrières scientifiques qui empêchent actuellement l'utilisation durable des PEMFC.
Le ou la doctorante développera des compétences en : automatique, modélisation multi-physique, informatique, optimisation et sera susceptible de tisser des liens étroits avec des partenaires académiques et industriels de haut niveau.

Mots clefs: pile à combustible, hydrogène, capteur logiciel 

• Directeur de thèse    Dr Florent DI MEGLIO, CAS, ORCID : 0000-0002-0232-6130 
• Ecole doctorale    ED 621, Ecole des Mines Paris 
• Encadrant IFPEN     Dr Gontran LANCE
• Localisation du doctorant    IFPEN, Lyon, France   
• Durée et date de début    3 ans, début au cours du quatrième trimestre 2024 (4 novembre)
• Employeur    IFPEN 
• Qualifications    Master en mathématiques appliquées, automatique, traitement du signal, électrochimie 
• Connaissances linguistiques    Anglais niveau B2 (CECR)     
• Autres qualifications    Aisance en programmation notamment Matlab et/ou Python, C/C++ apprécié. 

Pour postuler, merci d’envoyer votre lettre de motivation et votre CV à l’encadrant IFPEN indiqué ci-dessous.