Grant: Discovery Grants Program - Individual

Au Canada, le secteur des transports représente le second plus gros émetteur de gaz à effet de serre. Environ 60% de ses émissions sont liées au transport léger. Les solutions techniques pour décarboner nos voitures sont matures et nous croisons quotidiennement des véhicules électriques à batteries sur nos routes. Les 40% d'émissions restants sont liés au transport lourd (camions lourds, ferroviaire, aérien, maritime, etc). Dans ce cas, le poids et l'encombrement élevés des batteries réduisent directement la masse et le volume utile des véhicules. Ainsi, le transport lourd à batteries est aujourd'hui peu développé. Les technologies de l'hydrogène peuvent constituer une alternative viable en remplaçant le stockage batterie par un réservoir d'hydrogène ainsi qu'un système pile à combustible. Une pile à combustible réalise une conversion électrochimique : elle produit de l'électricité, de l'eau et de la chaleur à partir de l'oxygène de l'air et de l'hydrogène stocké dans un réservoir. Cette électricité est ensuite consommée par une chaîne de traction très semblable à celle d'un véhicule électrique à batteries. Le transport lourd implique des puissances élevées. Or, pour des questions de répartition des fluides (gaz et eau liquide) et de rigidité de l'empilement (appelé le stack), la puissance des systèmes piles à combustible commerciaux est aujourd'hui limitée. Plusieurs piles à combustible doivent être réunies pour atteindre les puissances requises. On parle de systèmes multi pile à combustible. De nombreuses architectures sont envisageables pour un système multi pile à combustible, dépendamment du cahier des charges de l'application étudiée. Aussi, les dimensionnements possibles sont également très variés (combien de piles à combustible? de quelles puissances?). Enfin, la charge demandée par le véhicule et son conducteur doit être répartie entre plusieurs piles à combustible et un stockage auxiliaire (une batterie de faible capacité le plus souvent) : il s'agit de la gestion d'énergie. Ces trois points (architecture, dimensionnement, gestion) sont interdépendants et doivent être étudiés simultanément pour atteindre les meilleures performances (consommation d'hydrogène mais aussi durée de vie par exemple). L'objectif de ce programme de recherche est le développement de méthodologies de conception des systèmes multi piles à combustible. Il structurera les filières industrielles autour des technologies de l'hydrogène et permettra enfin une réelle transition énergétique pour les systèmes de forte puissance. En effet, ces méthodologies de conception utiliseront des puissances de calcul facilement accessibles à tous les industriels canadiens et la modularité des systèmes multi piles à combustible permettra de réaliser des économies d'échelle dans la production des systèmes piles à combustible.