Un outil embarqué de diagnostic pour les piles à combustible
La performance dans le temps de la membrane échangeuse de protons (PEM) est un facteur important dans le coût total d'un système de piles à combustible. Le fait d'utiliser des outils de diagnostic embarqués pour restreindre ou prévenir la dégradation et les défaillances très dommageables est un facteur crucial de la commercialisation des piles à combustible basées sur des membranes échangeuses de protons (FCPEM). Le projet D-CODE (DC/DC converter-based diagnostics for PEM systems), financé par l'UE, a conçu une procédure innovante de diagnostic pour détecter les défaillances des piles de cellules à combustible et faciliter l'analyse de leur niveau de dégradation. Son but était de faire passer du laboratoire au domaine commercial une technique prometteuse, la spectroscopie d'impédance électrochimique (SIE). La SIE est un moyen de caractériser la dynamique d'un processus électrochimique. Les chercheurs ont intégré le logiciel et le matériel de SIE dans des FCPEM à haute et basse température. Par rapport aux techniques classiques, le spectre d'impédance apporte bien plus d'informations qu'avec une seule mesure. Les chercheurs ont envisagé deux applications statiques, la génération électrique de secours et la génération combinée d'électricité et de chaleur. Les nouveaux convertisseurs continu-continu et algorithmes de diagnostic permettent de détecter de nombreux défauts et défaillances potentielles, pendant que le système fonctionne. Il s'agit de conséquences des processus électrochimiques, de défaillances des composants (ventilateur, électronique de puissance et actionneurs) ou de facteurs externes (mauvais contrôle et charge critique). Lorsque le système de cellules à combustible est arrêté, un autre dispositif dédié de diagnostic surveille l'état de la pile. Le concept D-CODE peut s'appliquer aisément à d'autres types de cellules à combustible, par exemple à oxyde solide, grâce aux méthodologies théoriques et expérimentales génériques qu'il met en œuvre. Les diagnostics embarqués par SIE promettent d'améliorer la détection et la tolérance aux pannes des FCPEM, facilitant la maintenance, réduisant les coûts et augmentant la durée de fonctionnement et la fiabilité. Le renforcement de la compétitivité de ces techniques favorisera leur adoption, avec d'importants avantages pour les secteurs associés, les consommateurs et l'environnement.
Mots‑clés
Pile à combustible, diagnostics en ligne, membrane échangeuse de protons, dégradation de la pile, spectroscopie d'impédance électrochimique
