Edwin URBANO CASTANO : "Développement de tests de stress accélérés pour les électrolyseurs à membrane échangeuse de protons"

Résumé : La nécessité de décarboner les secteurs difficiles à électrifier a fait de l'hydrogène un vecteur énergétique clé. Cependant, sa production durable est confrontée à des contraintes technologiques, à des coûts élevés et à l'absence de protocoles standardisés pour améliorer et optimiser la durée de vie des systems d'électrolyse. Cette étude s'est focalisée sur le développement, la validation et l'application de tests de vieillissement accéléré (AST) pour les électrolyseurs à membrane échangeuse de protons (PEMWE), en une cellule individuelle et une pile à 10-cellules.

Le cadre conceptuel a été établi, des modèles physico-chimiques simples et des méthodes hybrides avec des techniques d'apprentissage automatique ont été développés, et des expérimentations ont été menées dans des conditions stationnaires et dynamiques. Les résultats ont montré des taux de dégradation constants, une hétérogénéité dans la pile et la pertinence de facteurs tels que la température et la densité de courant. De plus, les analyses ex-situ et post-mortem ont confirmé des changements matériels dans la membrane, les catalyseurs et autres composants structurels.

Ce travail propose des méthodologies et des protocoles expérimentaux pour contribuer à la standardisation des tests et à l'optimisation technologique du PEMWE, avec des données expérimentales et des outils de modélisation pour l'analyse et la prédiction de la dégradation. Les perspectives comprennent la validation croisée entre différentes technologies, des modèles plus précis et des bases de données open source.

Composition du jury : 

Nadia YOUSFI STEINER Professeure des universités Université Marie et Louis Pasteur Directeur de thèse
Damien GUILBERT Professeur des universités Université le Havre Normandie Rapporteur
Frédéric MAILLARD Directeur de recherche Université Grenoble-Alpes Rapporteur
Melika HINAJE Professeure des universités Université de Lorraine Examinateur
Daniel HISSEL Professeur des universités Université Marie et Louis Pasteur Examinateur
Christophe TURPIN Directeur de recherche Université de Toulouse Examinateur
Gaël MARANZANA Professeur des universités Université de Lorraine Examinateur
Elodie PAHON Maîtresse de conférences Université Marie et Louis Pasteur Co-encadrant de thèse

Localisation : salle Amphithéâtre 302 - UFR STGI (Néel) 2, rue Chantereine 90000 BELFORT