Modele electrique d’une pile a combustible « pem » pour utilisation electronique de puissance

Abstract

Ce papier présente un modèle électrique dynamique d’une pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEM) en vue de son intégration dans un environnement de l'électronique de puissance. Le modèle est élaboré par spectroscopie d'impédance. A partir du modèle de Randles d’une réaction redox, on montre que l’impédance de diffusion convection peut être représentée sous forme d’une impédance d'une ligne de transmission de type RC, dont la représentation discrète conduit à un modèle comportant un nombre limité d’éléments. L’influence du courant débité et de la température de fonctionnement sur les éléments du modèle est illustrée expérimentalement sur un banc de tests équipé d’une pile à combustible à membrane échangeuse de protons de 500 W. Le modèle proposé est ensuite validé lors d’échelons de courant et lors du débit sur un convertisseur DC-DC élévateur. This paper presents a model of a dynamic electric fuel cell proton exchange membrane (PEM) for its integration in an environment of power electronics. The model is developed by impedance spectroscopy. From the Randles model of a redox reaction, we show that the convective diffusion impedance can be represented as an impedance of a transmission line RC, whose discrete representation leads to a model with a limited number of elements. The influence of current output and operating temperature on the elements of the model is illustrated with an experimental test bed equipped with a fuel cell proton exchange membrane 500 W. The proposed model is then validated at current levels and at the speed of a DC-DC elevator.