Approche multi-échelle de la marinisation des piles à combustible : effets du chlorure de sodium sur la dégradation de mono-cellules et stacks PEMFC

Approche multi-échelle de la marinisation des piles à combustible : effets du chlorure de sodium sur la dégradation de mono-cellules et stacks PEMFC

L utilisation des piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) est en plein essor pour le transport maritime. En environnement marin, l air alimentant ces piles contient du chlorure de sodium (NaCl) qui peut affecter leurs performances. Dans ce contexte, les travaux de thèse se conce...

Description complète

Détails bibliographiques
Auteurs principaux : Lamard Marie (Auteur), Auvity Bruno (Directeur de thèse), Buttin Paul (Directeur de thèse), Bultel Yann (Président du jury de soutenance), Dubau Laetitia (Rapporteur de la thèse), Lottin Olivier (Rapporteur de la thèse), Brimaud Sylvain (Membre du jury), Chevalier Stéphane (Membre du jury)
Collectivités auteurs : Nantes Université 2022-.... (Organisme de soutenance), Sciences de l'ingénierie et des systèmes Nantes Université (Ecole doctorale associée à la thèse), Laboratoire de Thermique et Energie de Nantes (Laboratoire associé à la thèse)
Format : Thèse ou mémoire
Langue : français
Titre complet : Approche multi-échelle de la marinisation des piles à combustible : effets du chlorure de sodium sur la dégradation de mono-cellules et stacks PEMFC / Marie Lamard; sous la direction de Bruno Auvity et de Bruno Auvity et de Paul Buttin
Publié : 2023
Accès en ligne : Accès Nantes Université
Note sur l'URL : Accès au texte intégral
Note de thèse : Thèse de doctorat : Sciences de l'ingénieur : Nantes Université : 2023
Sujets :
Énergie des mers
Pemfc
Environnement marin
Chlorure de sodium
Impuretés métalliques
Thèses et écrits académiques
LEADER 06293nlm a2200685 4500
001 PPN272175870
003 http://www.sudoc.fr/272175870
005 20240820070900.0
029 |a FR  |b 2023NANU4015 
033 |a http://www.theses.fr/2023NANU4015 
035 |a (OCoLC)1399428922 
035 |a STAR200136 
100 |a 20230925d2023 k y0frey0103 ba 
101 0 |a fre  |d fre  |d eng  |2 639-2 
102 |a FR 
105 |a ||||ma 00|yy 
135 |a dr||||||||||| 
181 |6 z01  |c txt  |2 rdacontent 
181 1 |6 z01  |a i#  |b xxxe## 
182 |6 z01  |c c  |2 rdamedia 
182 1 |6 z01  |a b 
183 |6 z01  |a ceb  |2 RDAfrCarrier 
200 1 |a Approche multi-échelle de la marinisation des piles à combustible  |e effets du chlorure de sodium sur la dégradation de mono-cellules et stacks PEMFC  |f Marie Lamard  |g sous la direction de Bruno Auvity et de Bruno Auvity et de Paul Buttin 
214 1 |d 2023 
230 |a Données textuelles 
304 |a Titre provenant de l'écran-titre 
314 |a Ecole(s) Doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Centrale Nantes) 
314 |a Partenaire(s) de recherche : Laboratoire de Thermique et Energie de Nantes (Laboratoire) 
314 |a Autre(s) contribution(s) : Yann Bultel (Président du jury) ; Sylvain Brimaud, Stéphane Chevalier (Membre(s) du jury) ; Laetitia Dubau, Olivier Lottin (Rapporteur(s)) 
328 0 |b Thèse de doctorat  |c Sciences de l'ingénieur  |e Nantes Université  |d 2023 
330 |a L utilisation des piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) est en plein essor pour le transport maritime. En environnement marin, l air alimentant ces piles contient du chlorure de sodium (NaCl) qui peut affecter leurs performances. Dans ce contexte, les travaux de thèse se concentrent sur la quantification expérimentale de l impact du NaCl sur les PEMFC.Un montage expérimental dédié générant un brouillard salin aux caractéristiques maîtrisées (concentration, débit, température) a été conçu et mis au point afin de contaminer des mono-cellules et stacks PEMFC.Tous les essais de pollution ont engendré des chutes de performances. Des traces de chlore ont été détectées dans les assemblages membrane électrodes (AME) et ont provoqué une dissolution du catalyseur de platine des mono-cellules. Ces dernières ont néanmoins présenté une régénération partielle après rinçage.Le NaCl injecté a également dégradé les plaques distributrices métalliques des stacks, dont les produits de corrosion ont été identifiés dans les AME. Un rinçage à l eau déonisée a permis une excellente récupération des performances en évacuant une partie des particules nocives.Des dégradations similaires ont été observées sur un stack qui a équipé un voilier à propulsion hydrogène ayant navigué en mer. Les présents travaux de thèse confirment que l air marin est néfaste pour les PEMFC et précisent que son effet ne dépend pas uniquement de la concentration en NaCl mais également du type d AME, des plaques distributrices, et des procédures de démarrage et d arrêt. Il est donc avéré qu une protection de la cathode des PEMFC est indispensable pour les applications maritimes. 
330 |a Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFCs) are good candidates for maritime transportation. Marine air used for feeding fuel cells contains sodium chloride (NaCl) that can affect their performance. In that respect, this work focuses on the impact of NaCl on PEMFCs.A dedicated experimental setup generating salt spray with controlled properties (concentration, flow rate, temperature) was conceived and developed to contaminate PEMFC single cells and stacks.All contamination tests resulted in cell voltage losses. Chorine impurities were found in membrane electrode assemblies (MEAs) and caused platinum dissolution for single cells. Then, a nitrogen rinsing step triggered partial recovery of performance.NaCl injection also provoked the degradation of metallic gas distribution plates and corrosion products were identified in MEAs. Fortunately, clean water rinsing helped to regenerate stack performance by removing harmful metal particles.Similar degradations were observed for a sailboat propulsion stack operated at sea. Overall, this PhD research work confirms that marine air can damage PEMFCs after a few hours of exposure. The significance of the impact not only depends on NaCl concentration, but also on MEA and distribution plate types, and startup/shutdown procedure. Finally, PEMFC cathode protection is essential for marine applications. 
337 |a Configuration requise : un logiciel capable de lire un fichier au format : PDF 
541 | |a Multiscale study of fuel cell marinisation  |e effects of sodium chloride on the degradation of PEMFC single cells and stacks  |z eng 
606 |3 PPN02785311X  |a Énergie des mers  |2 rameau 
608 |3 PPN027253139  |a Thèses et écrits académiques  |2 rameau 
610 0 |a Pemfc 
610 0 |a Environnement marin 
610 0 |a Chlorure de sodium 
610 0 |a Impuretés métalliques 
686 |a 620  |2 TEF 
700 1 |3 PPN272174130  |a Lamard  |b Marie  |f 1996-....  |4 070 
701 1 |3 PPN125656920  |a Auvity  |b Bruno  |f 19..-....  |4 727 
701 1 |3 PPN125656920  |a Auvity  |b Bruno  |f 19..-....  |4 727 
701 1 |3 PPN155254146  |a Buttin  |b Paul  |f 1982-....  |4 727 
701 1 |3 PPN087869144  |a Bultel  |b Yann  |f 19..-....  |4 956 
701 1 |3 PPN061432210  |a Dubau  |b Laetitia  |f 1975-....  |4 958 
701 1 |3 PPN110481437  |a Lottin  |b Olivier  |4 958 
701 1 |3 PPN133518620  |a Brimaud  |b Sylvain  |f 1980-....  |4 555 
701 1 |3 PPN180824090  |a Chevalier  |b Stéphane  |f 1987-....  |4 555 
711 0 2 |3 PPN258086599  |a Nantes Université  |c 2022-....  |4 295 
711 0 2 |3 PPN20476842X  |a Sciences de l'ingénierie et des systèmes  |c Nantes Université  |4 996 
711 0 2 |3 PPN251118312  |a Laboratoire de Thermique et Energie de Nantes  |4 981 
801 3 |a FR  |b Abes  |c 20230925  |g AFNOR 
856 4 |q PDF  |s 17505233  |u http://www.theses.fr/2023NANU4015/document  |z Accès au texte intégral 
856 4 |u http://www.theses.fr/2023NANU4015/abes 
856 4 |u https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-04217216 
930 |5 441099901:798090332  |b 441099901  |j g 
991 |5 441099901:798090332  |a exemplaire créé automatiquement par STAR 
998 |a 948850