Energie: système de pile à combustible modulaire et évolutif pour véhicules lourds routiers électrifiés

Contexte :

Contrairement aux nouveaux véhicules légers routiers, pour lesquels des normes obligatoires d'émissions de dioxyde de carbone (CO2) sont en vigueur dans l'Union Européenne (UE) depuis une décennie, les normes d'émissions de CO2 pour les nouveaux Véhicules Lourds Routiers (VLR) n'ont été adoptées qu’en 2019. Ce retard est principalement dû à des exigences plus strictes pour remplacer les VLR à moteur diesel, notamment en termes de durée de vie, d’autonomie ou de temps de ravitaillement. Aujourd’hui, un déploiement rapide de nouveaux types de VLR est nécessaire afin de réduire l’empreinte écologique du transport. Pour y parvenir, l’UE vise à mettre en circulation des véhicules zéro émission utilisant des batteries ou des piles à hydrogène.

Objectifs de la thèse : La thèse vise à développer une méthode générique pour mettre à l'échelle les systèmes de piles à combustible mono et multi-stacks. Les lois de mise à l’échelle seront établies pour des propriétés pertinentes, telles
que les pertes, ainsi que pour les paramètres des composants, en tenant compte des différentes surfaces actives. Cela sera réalisé en utilisant le formalisme de la Représentation Énergétique Macroscopique (REM) afin de
développer des lois innovantes permettant de redimensionner les composants de référence, sans avoir à recommencer les étapes de conception, souvent longues. [...]

Environnement de travail :

Le L2EP (Laboratoire d’Électrotechnique et d’Électronique de Puissance, ULR 2697, https://l2ep.univ-lille.fr) regroupe environ 100 chercheurs, dont 36 enseignants-chercheurs et 42 doctorants, spécialisés dans les systèmes électriques innovants. Son équipe commande est reconnue internationalement pour la gestion énergétique des véhicules électrifiés. Depuis 1990, cette équipe a développé plusieurs méthodologies génériques, notamment le formalisme graphique REM (Représentation Énergétique Macroscopique). La REM est aujourd’hui enseignée à l’international, et une école d’été annuelle lui est consacrée (www.emrwebsite.org). Une plateforme scientifique de 150 m² est dédiée à la validation de nouveaux concepts de véhicules électrifiés, allant des sous-systèmes aux véhicules complets, afin de développer des solutions de transport plus efficaces et moins polluantes (https://ev-platform.univ-lille.fr/). L’institut FEMTO-ST (Franche-Comté Électronique Mécanique Thermique et Optique – Sciences et Technologies, CNRS UMR 6174, https://www.femto-st.fr) est un laboratoire de recherche commun regroupant plusieurs disciplines des sciences de l’ingénieur à travers ses 7 départements, dont le département Énergie. vec 130 membres, ce département est fortement impliqué dans la recherche sur l’énergie hydrogène, en vue de concevoir, évaluer, développer et intégrer des systèmes exploitant ce vecteur énergétique pour des applications stationnaires et embarquées, tout en intégrant les dimensions humaines et sociales. Les deux laboratoires, et en particulier les chercheurs impliqués dans ce projet, disposent d’une expertise reconnue dans le domaine, comme en témoignent leurs publications directement liées au sujet.