Le potentiel de diagnostic des défauts dans les piles à combustible
Les piles à combustible sont des dispositifs de conversion électrochimique, qui convertissent l'énergie stockée sous forme de liaisons chimiques en énergie électrique sans le recours à la combustion. Les SOFC fonctionnent avec de nombreux combustibles, et leur température opérationnelle élevée produit un gaz d'échappement qui peut être utilisé dans des opérations de cycles combinés comme les systèmes de cogénération. L'un des défis empêchant l'application commerciale des micro-systèmes de cogénération est le manque de méthodologies de diagnostic des SOFC pour réduire les pannes, prolonger la durée de vie et réduire les coûts opérationnels. Un grand consortium européen a lancé le projet GENIUS(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) (Generic diagnosis instrument for SOFC systems) pour étudier la faisabilité d'une approche généralisée visant à résoudre cette situation. Grâce à un soutien de l'UE, les chercheurs ont tenté de créer un outil générique pour le diagnostic de l'intégrité d'une SOFC en utilisant les paramètres de mesure et leur déviation par rapport aux paramètres de référence. À l'heure actuelle, la complexité des systèmes de SOFC complique la mise à l'essai des paramètres associés aux composants internes des assemblages de pile. De plus, les modèles résultants sont trop compliqués pour une utilisation en temps réel. Les partenaires de recherche ont comparé deux approches de diagnostic différentes. Les deux ont été conçus pour être compatibles aux modes hors ligne et en ligne. Dans le premier cas, l'objectif principal est d'assurer la sécurité de la centrale et la conformité des réglementations. Les diagnostics hors ligne sont importants dans la programmation de l'entretien et les réparations. Les données de spectroscopie d'impédance électrochimiques issues d'un système SOFC commercial ont servi de base pour le développement de deux approches de modélisation. La première approche s'appuyait sur l'analyse de résidus entre les valeurs mesurées par voie expérimentale et les prévisions. La valeur résiduelle dépassait un seul prédéterminé en cas de défaut. La seconde approche s'appuyait sur la reconnaissance de formes. Des indicateurs d'intégrité étaient obtenus à partir des signaux mesurés et classifiés selon leur comportement mathématique ou le changement de forme. La recherche a souligné le fait que chaque partenaire industriel possédait son propre ensemble de demandes pour l'outil, compliquant ainsi la création d'une application générique. De plus, l'utilisation ciblée des diagnostics de sécurité nécessite des recherches supplémentaires pour déterminer les seuils, étant donné que les systèmes de diagnostic actuels sont relativement conservateurs. Les partenaires ont conclu que cet outil serait donc très utile mais qu'il devrait être conçu sur une base individuelle plutôt que générique.