Etude et simulation d’un système énergétique à pile à combustible PEMFC

Abstract

Face aux enjeux énergétiques et environnementaux, l'hydrogène peut apporter beaucoup d'espoir. Par conséquent, de nombreux travaux ont été réalisés sur les piles à combustible dans divers domaines de la physique, et les piles à combustible sont un maillon important de la chaîne de développement de l'hydrogène. Dans le domaine de l'électronique de puissance, de nombreuses études ont été menées sur la mise en œuvre de productions décentralisées ou de convertisseurs statiques dédiés. Cependant, peu de travaux se sont concentrés sur l'interaction entre la pile à combustible et le convertisseur. Le présent travail porte sur l’étude et simulation d’une Pile à Combustible de type PEM, dont l’objectif est, d’une part la modélisation dynamique d’une pile à combustible de type PEM (Proton Exchange Membrane) , et d'autre part , savoir l'effet des variations des conditions d'opératoires sur les performances de la pile PEMFC lorsqu'il est connecté avec un convertisseur boost. Les résultats des simulations obtenues montrent qu’à l'aide la technique MPPT (P&O), le système énergétique à pile à combustible peut fournir une puissance constante à la charge dans différentes conditions de fonctionnement

في مواجهة تحديات الطاقة والبيئة، يمكن للهيدروجين أن يجلب الكثير من الأمل. لذلك، تم إنجاز الكثير من العمل على خلايا الوقود في مختلف مجالات الفيزياء، وتعد خلايا الوقود حلقة وصل مهمة في سلسلة تطوير الهيدروجين. في مجال إلكترونيات الطاقة، تم إجراء العديد من الدراسات حول تنفيذ الإنتاج اللامركزي أو المحولات الثابتة المخصصة. ومع ذلك، فقد ركز القليل من العمل على التفاعل بين خلية الوقود والمحول. يركز هذا العمل على دراسة ومحاكاة خلية وقود من نوع PEM ، والهدف منها ، من ناحية ، هو النمذجة الديناميكية لخلية وقود من نوع PEM (غشاء تبادل البروتون) ، ومن ناحية أخرى ، معرفة التأثير من الاختلافات في ظروف التشغيل على أداء بطارية PEMFC عند توصيلها بمحول دفعة. تظهر نتائج المحاكاة التي تم الحصول عليها أنه باستخدام تقنية MPPT (P&O) ، يمكن لنظام طاقة خلية الوقود توفير طاقة ثابتة للحمل في ظل ظروف تشغيل مختلفة.

Faced with energy and environmental challenges, hydrogen can bring a lot of hope. Therefore, much work has been done on fuel cells in various fields of physics, and fuel cells are an important link in the hydrogen development chain. In the field of power electronics, many studies have been carried out on the implementation of decentralized production or dedicated static converters. However, little work has focused on the interaction between the fuel cell and the converter. This work focuses on the study and simulation of a PEM type fuel cell, the objective of which is, on the one hand, the dynamic modeling of a PEM (Proton Exchange Membrane) type fuel cell, and On the other hand, know the effect of variations in operating conditions on the performance of the PEMFC battery when it is connected with a boost converter. The simulation results obtained show that using the MPPT (P&O) technique, the fuel cell energy system can deliver constant power to the load under different operating conditions.