PhD - Prédiction de la durée de vie de l'électrolyseur à eau PEM par modélisation multi-physique

DÉTAILS OPPORTUNITÉ

Récompense totale

0 $

Université étatique

CEA Tech

Région

Europe de l'Ouest

Pays hôte

France

Date limite

31 oct. 2021

Niveau d'études

Doctorat

Type d'opportunité

Doctorat

Spécialités

Mathématiques , Physique

Financement d'opportunité

Non financé

Pays éligibles

Cette opportunité est destiné à tous les pays

Région éligible

Toutes les régions

SL-DRT-21-0838

DOMAINE DE RECHERCHE

Solutions avancées d'hydrogène et de piles à combustible pour la transition énergétique

ABSTRAIT

Le coût de l'électrolyseur d'eau à membrane échangeuse de protons (PEMWE) reste le goulot d'étranglement pour transférer la technologie sur le marché. Un compromis entre la charge du catalyseur et l'objectif d'atteindre 80 000 heures de vie avec un rendement élevé est nécessaire. La future génération de MEA (Membrane Electrode Assembly) a une faible charge de catalyseur (0,4 mg.cm² côté anode) avec une membrane mince. Les effets des phénomènes de vieillissement deviennent visibles au cours des mille premières heures. Différentes stratégies pour améliorer la durée de vie existent, de l'amélioration des matériaux (chargement du catalyseur, revêtement) aux stratégies de fonctionnement optimales de l'électrolyseur. Le défi est d'estimer le gain de durée de vie sans exécuter un test complet (80000 heures). Certains AST (Accelerating Stress Tests) sont développés pour évaluer les nouveaux développements sur la durée de vie. Les objectifs de cette thèse de doctorat sont d'améliorer la compréhension des mécanismes de dégradation et de prédire la durée de vie du PEMWE et en particulier les dégradations du catalyseur et de la membrane à l'intérieur du MEA (Membrane Electrode Assembly). L'approche de modélisation multi-physique et multi-échelle du CEA sera utilisée, couplée à des données expérimentales in-situ fournies par ou collectées au NREL. En particulier, la modélisation des mécanismes de dégradation en fonctionnement MEA sera développée en utilisant la solide expérience du CEA sur la modélisation des piles à combustible, y compris les mécanismes de dégradation qui conduisent à la dégradation du catalyseur et de la membrane. Les domaines d'intervention suivants seront abordés: • Analyse statistique des données expérimentales pour corréler le principal mécanisme de dégradation aux conditions opératoires • Développement des modèles de dégradation du catalyseur et de la membrane, basés sur le modèle CEA existant • Validation du modèle de dégradation sur la base des données expérimentales existantes . De nouveaux tests seront définis et réalisés pour mieux identifier les paramètres du modèle. L'objectif final est de proposer un nouvel AST pour PEMWE. La validation du nouvel AST sur les données expérimentales sera réalisée.La thèse sera localisée au CEA Grenoble France, avec plusieurs missions au NREL, Colorado, USA