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Offre de stage 2018-2019

Publié le 16 décembre 2019

Caractérisation ex-situ des propriétés de transport des films minces d’ionomères en vue de les relier aux performances des piles à combustible

Le travail comprendra essentiellement la réalisation et l’analyse de mesures électrochimiques ex-situ et en fonctionnement pile à combustible. Néanmoins, le stagiaire prendra part à la fabrication de certains échantillons selon les besoins. En plus des mesures électrochimiques ex-situ, des essais (courbe de polarisation) de PEMFC de très petite taille seront réalisés pour différentes conditions de fonctionnement contrôlées (concentration de vapeur d’eau, d’oxygène, d’hydrogène, densité de courant…), combinées avec des caractérisations électrochimiques (EIS, CV…). Les résultats seront analysés par une démarche combinant diverses approches de la littérature, et éventuellement des modèles numériques plus fins du CEA.

Membrane alcaline pour énergie

Le stage proposé est un stage expérimental.
L'étudiant aura pour mission de tester différents matériaux: membranes anioniques et catalyseurs
A la fin du stage l'objectif sera d'identifié quelle combinaison membranes/catalyseurs sont les plus prometteurs pour les applications piles à combustible, électrolyseur et cellule regénérative.
Pour se faire l'étudiant devra mettre en forme des Assemblages-Membranes-Electrodes (AMEs) et les tester sur des bancs de tests électrochimiques dans les conditions représentatvies des applications envisagées.

Réaliser une électronique embarquée, HW et SW, pour la mesure de l'impédance électrique d'une pile à hydrogène, pour monitorer son état

Dans le domaine de la mobilité électrique, les batteries Li-ion et les piles à hydrogène représentent les deux solutions principales de stockage de l’énergie. Bien que très différentes entre elles, des nombreux points communs existent entre les deux solutions pour ce qui concerne la gestion et le monitorage du système d’un point de vue électrique. Plus précisément, une batterie Li-ion est toujours accompagnée par un système de gestion appelé BMS (Battery Management System), ainsi qu’une pile à hydrogène est couplée à un FCMS (Fuel Cell Monitoring System). Les deux systèmes sont souvent conçus comme un ensemble de cartes électroniques déployées au plus près du système de stockage et d’une unité centrale qui concentre le traitement des données et donne les ordres, par communication sur bus CAN, aux cartes. Dans le domaine de la Fuel Cell, on cherche aujourd'hui à améliorer le monitoring effectué par un FCMS standard avec l'introduction de mesures plus avancées, afin d'effectuer un vrai diagnostic en temps réel et de prévenir la dégradation de la pile. Une piste prometteuse est celle de la mesure en ligne (=en temps réel) de l’impédance électrique de la FC, aujourd’hui exploitée seulement en phase d’assemblage et de pré-qualification.
L’objectif du stage est celui de réaliser et de tester un démonstrateur capable de mettre en oeuvre cette mesure et de
transmettre le résultat à un PC. Le démonstrateur sera testé sur une vraie pile en fonctionnement. On veut utiliser un système électronique embarqué pour mesurer l’impédance cellule par cellule, et non seulement de tout le stack de la pile (c’est une différence majeure par rapport aux équipements de pré-qualification).
Le stage comportera les phases suivantes :
a. Compréhension de la problématique et des concepts de base d’une pile à hydrogène ;
b. Conception et routage d’un circuit électronique à coupler à un kit de développement « Nucleo » (microcontrolleur STM32) ; cette tâche prévoit de la saisie de schéma avec un logiciel de C.A.O.
c. Fabrication du PCB (sous-traité à l’extérieur) et câblage des composants (à faire).
d. Programmation du microcontroleur STM32 en C embedded, en déployant (si pertinent) un O.S. temps réel. Une liste non exhaustive des actions que le STM32 devra faire est la suivante : gérer l’activation de la cellule à mesurer ; faire les conversion ADC (analog to digital conversions) ; appliquer les algorithmes pour obtenir l’impédance (algorithmes déjà existants : il faut ‘juste’ les programmer dans le microcontroleur) ; restituer une information vers un PC par exemple par bus UART.
e. Mettre en oeuvre une connectique adaptée au stack de pile à hydrogène que l’on utilisera pour les tests.
f. Faire des tests avec des régimes de fonctionnement différents de la pile, en ajustant les paramètres de l’électronique ou du software pour obtenir des mesures correctes et surtout répétables.

Etudier et concevoir un banc de test cellules li-Ion low cost.

Missions :
_ Comprendre les problématiques des essais batteries Li-Ion.
_ Etudier le coût de fabrication.
_ Concevoir un banc de tests cellule Li-Ion à base d'éléments low cost (Arduino Rpi…..).
_ réaliser un prototype de banc de test.
_ Enregistrement des données caractéristiques d'un test pour une utilisation R&D.