PEMFC*: la répartition de l'eau liquide simulée à l'échelle d'une cellule grande surface

Le Liten, institut de CEA Tech, a mis en œuvre les modèles multi-physiques de la plate-forme MUSES pour réaliser des simulations de la répartition de l'eau liquide à la surface d'une cellule de pile à combustible de type PEMFC.

Les performances, de même que certains mécanismes de dégradation à l'œuvre dans les PEMFC, sont fortement liés à la quantité d'eau liquide présente dans les différents composants de la pile. Afin d'améliorer ces deux points essentiels, une meilleure estimation de l'apparition et de la répartition de l'eau liquide dans l'ensemble de la cellule, encore mal connue car difficile à observer dans des systèmes aussi complexes, est indispensable.

Grâce aux outils de la plate-forme MUSES, les chercheurs du Liten ont mis au point un modèle pseudo-3D simulant les conditions de fonctionnement locales dans la pile en fonction du design des plaques bipolaires. Ils parviennent ainsi pour la première fois, à simuler la répartition de l'eau liquide sur l'ensemble de la surface d'une cellule de type commercial (220 cm²). Ils ont ensuite comparé les résultats des simulations, aux images obtenues par visualisation directe de l'eau liquide obtenues in operando par imagerie neutron. Ces observations confirment la validité de leur modèle, en particulier à basse température.

Testé avec succès sur un design existant, le modèle pourra être utilisé pour optimiser de nouveaux designs et les rendre plus performants. Il permettra, en outre, de mieux comprendre les mécanismes de dégradation locaux liés à la présence d'eau liquide dans les piles, afin de mieux anticiper leur vieillissement.

Note:
*Piles à combustible à membrane échangeuse de protons