Des piles à combustible durables
Financé par l'UE, le projet SAPPHIRE (System automation of PEMFCs with prognostics and health management for improved reliability and economy) a été mis en place pour traiter le problème de la relativement courte espérance de vie des PEMFC. Plusieurs méthodes permettent de prolonger la durée de leur fonctionnement, dont les pronostics et la gestion de l'état. Les chercheurs ont étudié les modèles actuels de piles de PEMFC et les ont utilisés pour une évaluation de leur état et le contrôle de leur fonctionnement. Le modèle répondant le mieux aux besoins de pronostic et de gestion de l'état était une combinaison de modèle statique et dynamique. Cette approche hybride a été testée pour estimer la tendance de l'évolution du voltage dans le temps et prévoir la durée d'utilisation restante. Les partenaires du projet ont également développé plusieurs contrôleurs pour contrecarrer efficacement des facteurs courants susceptibles d'entraîner une dégradation, comme l'empoisonnement, la déshydratation et la panne de combustible. L'empoisonnement au monoxyde de carbone (CO) est habituellement compensé par de l'air de purge, dont le volume est souvent fixé à des valeurs élevées pour faire face au pire niveau d'empoisonnement escompté. Un troisième partenaire a mis en œuvre une routine de rétroaction exploitant la dynamique asymétrique de l'empoisonnement, ce qui a permis de réduire l'air de purge d'un ordre de grandeur, tout en gardant une pile exempte de monoxyde de carbone. Au cours du projet, une mauvaise configuration de l'équipement de test à long terme a débouché sur une découverte inattendue: les systèmes testés étaient souvent redémarrés après plusieurs milliers d'heures, et la procédure de redémarrage a constamment amélioré leur efficacité. Réalisant l'importance de cette découverte, le consortium a vérifié le phénomène en menant des expériences complémentaires, ce qui a confirmé qu'il est possible de remédier à l'essentiel de la dégradation à long terme. Cet effet avait déjà observé, mais on pensait qu'il était temporaire et on n'avait jamais prouvé qu'il s'étendait sur plusieurs milliers d'heures. SAPPHIRE a procédé à deux demandes de brevet, une pour le système de contrôleur et une autre pour le système de pronostic guidé par les données. Même si le projet s'est intéressé à l'actuelle génération de PEMFC, il sera possible d'appliquer les mêmes techniques de diagnostic et de pronostic à la prochaine génération de piles à combustible. En garantissant une durabilité suffisante pour les applications mobiles et stationnaires, les travaux de SAPPHIRE devraient accélérer l'adoption par le marché des technologies de pile à combustible et promouvoir l'indépendance énergétique de l'Europe.
Mots‑clés
Hydrogène, piles à combustible, PEMFC, SAPPHIRE, automatisation de système
