Développement d’un composite MCP à base de cire d’abeille pour une gestion thermique optimale des piles à combustible PEMFC
Les piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) constituent une solution crédible pour décarboner la mobilité lourde. Alimentées en hydrogène, ces piles produisent de l’électricité, de la chaleur et de l’eau. Un stack PEMFC dans des applications embarquées génère une quantité significative de chaleur résiduelle, qui peut atteindre ou même dépasser l’électricité produite de 20%. Cette chaleur doit être gérée efficacement pour éviter une dégradation des performances et de la durabilité du système. Des études récentes ont mis en évidence le potentiel des matériaux à changement de phase (MCP) pour la gestion thermique des PEMFC. Les MCP ayant une température de changement de phase proche de la température de fonctionnement optimale d’une PEMFC permettent non seulement de maintenir son fonctionnement optimal sur le plan thermique, mais aussi, dans des environnements à températures négatives, de conserver la pile à l’arrêt sur de longues périodes autour de cette température idéale.
Les matériaux n’ayant pas d’impact environnemental sont des choix d’excellence pour la conception des MCP. Dans ce contexte, ce travail vise à développer des composites MCP à base de cire d’abeille naturelle, puis à les intégrer dans un modèle multiphysique d’une cellule PEMFC afin d’étudier leur impact sur le comportement thermique du système. Une première étape de caractérisation de la cire d’abeille a été réalisée, révélant des résultats satisfaisants en termes de chaleur latente et de température de changement de phase. Cependant, le MCP présente une faible conductivité thermique, ce qui réduit la cinétique du changement de phase. Pour remédier à ce problème, des microparticules de graphite ont été ajoutées. Les résultats montrent qu’en ajoutant 10 %m de graphite (environ 4,5%v), la conductivité thermique augmente proche de 50 %. Les travaux visant à intégrer ce composite dans une cellule PEMFC sont en cours.
Work In Progress