Gestion de l'eau dans les micropiles à combustible - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2009

Water management in micro fuel cells

Gestion de l'eau dans les micropiles à combustible

Nicolas Karst
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 864945

Résumé

The fuel cell, whose energy efficiency is potentially higher than that of the best Li-ion batteries currently proposed on the market, shows the possibility for considerable autonomies for wandering apparatuses. One of the main objectives to be reached for their marketing is the water management. This work aims at understanding and resolving this issue. We carried out studies on the influences of various environmental parameters (temperature, relative humidity,...) as well structural factors (thickness of the cathodic collector, addition of a diffusion layer at cathode, packaging,...) on water management. We propose solutions allowing management of both drying and flooding of micro fuel cells. One of the characteristics of the micro fuel cell studied here is that it is an air-breathing device using directly oxygen from air as combustive. It comes out from this study that these micro fuel cells are extremely sensitive to environmental conditions. In order to obtain optimal performances on a broad range of temperature and relative humidity, a completely passive water management will be insufficient. Thanks to the various results obtained during this work, a first prototype made up of nine micro fuel cells with an active water management is presented.
Les piles à combustible, dont l'efficacité énergétique est potentiellement supérieure à celle des meilleures batteries Li-ion actuellement proposées sur le marché, laissent entrevoir des autonomies considérables pour les appareils nomades. Un des objectifs à atteindre pour leur commercialisation est la gestion de l'eau. Le travail de cette thèse s'intègre dans cette problématique. Il a pour but premier d'étudier l'influence de différents paramètres aussi bien environnementaux (température, humidité relative,...) que structuraux (épaisseur du collecteur cathodique, couche de diffusion à la cathode, packaging,...) sur la gestion de l'eau afin de proposer des solutions permettant de gérer l'assèchement ainsi que le noyage d'une micropile à combustible. Une des particularités des micropiles étudiées ici est qu'il s'agit de pile dite à respiration, c'est-à-dire utilisant directement l'oxygène de l'air comme comburant. Il ressort de cette étude que ces micropiles à combustible sont extrêmement sensibles aux conditions environnementales et que si des performances optimales sont attendues sur une large gamme de température et d'humidité relative, une gestion totalement passive de l'eau sera insuffisante. A l'issue des différents résultats obtenus au cours de cette thèse, des perspectives sont avancées, et un premier prototype composé de neuf micropiles à combustible avec une gestion active de l'eau a été réalisé.
Fichier principal
Vignette du fichier
Gestion_de_l_eau_dans_les_micropiles_a_combustible.pdf (7.56 Mo) Télécharger le fichier

Dates et versions

tel-00435271 , version 1 (24-11-2009)
tel-00435271 , version 2 (24-11-2009)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00435271 , version 2

Citer

Nicolas Karst. Gestion de l'eau dans les micropiles à combustible. Physique [physics]. Institut National Polytechnique de Grenoble - INPG, 2009. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00435271v2⟩

Collections

UGA
145 Consultations
1511 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More