Performance et dégradation des piles à combustible par échange de proton : L’état actuel des connaissances dans la modélisation, du niveau de l’atome à celui du système complet.

Les piles à combustible à membrane électrolyte polymère (PEMFC) représentent l'un des systèmes les plus prometteurs pour les applications fixes et l'automobile (par exemple la production d'énergie et d'application à bord pour les véhicules hybrides). Cependant, en se concentrant sur ces derniers ceux, les PEMFC présentent encore des problèmes critiques concernant la technologie des systèmes, la conception, le stockage de carburant, le contrôle du système et la durabilité. Pour assurer son fonctionnement optimal, la pile à combustible (PAC) nécessite plusieurs composants auxiliaires (c.-à-d. L’équilibre de l’installation (en anglais : Balance of Plant) - BoP), tels que les ventilateurs, humidificateurs, pompes à eau, etc. Bien que la conception correcte de la pile est une question fondamentale, l'efficacité de l'ensemble du système dépend du comportement à la fois de la pile et du  BoP, qui requièrent également une conception optimisée. Pour améliorer le développement et le contrôle d'un système PEMFC, les modèles mathématiques peuvent être une aide appréciable en contribuant à la réduction du temps et des coûts de développement au moyen de prototypage et de test du système. En outre, les modèles peuvent également être exploitées à des fins de diagnostic, d'identifier les principaux comportements malsains et leurs causes afin de définir et d'améliorer les stratégies adaptées de contrôle. Pour cette raison, un modèle de PEMFC complet est nécessaire.
Cette review donne un aperçu complet de l'état de l'art dans la modélisation des PEMFC, couvrant toutes les échelles pertinentes, de celle de l’atome jusqu'au niveau du système complet, ainsi que l’articulation entre ces échelles. En outre, elle met l'accent sur la modélisation des mécanismes de dégradation PEMFC et le couplage entre les modèles de performance et de dégradation.

Performance and degradation of Proton Exchange Membrane Fuel Cells: State of the art in modeling from atomistic to system scale

    T. Jahnke, G. Futter, A. Latz, T. Malkow, G. Papakonstantinou, G. Tsotridis, P. Schott, M. Gérard, M. Quinaud, M. Quiroga, A.A. Franco, K. Maleki, F. Calle-Vallejo, R. Ferreira de Morais, T. Kerber, P. Sautet, D. Loffreda, S. Strahl, M. Serra, P. Polverino, C. Pianese, M. Mayur, W.G. Bessler, C. Kompis.

Journal of Power Sources, Volume 304, 1 February 2016, Pages 207–233.

doi:10.1016/j.jpowsour.2015.11.041