Thèse CIFRE - Serrage des liaisons mécaniques sur pile à combustible F/H

Dans le cadre de la transition écologique, l'industrie de la mobilité évolue vers l'électrification, incluant le transport routier, ferroviaire, naval et aérien. Le transport aérien, en particulier, présente des défis technologiques complexes en raison des contraintes physiques et environnementales imposées aux aéronefs. La transition vers des combustibles à faible émission de carbone, comme l'hydrogène, est une piste privilégiée. Le développement de la technologie des piles à combustible alimentées par de l'hydrogène est crucial pour cette nouvelle orientation énergétique.

Une pile à combustible à hydrogène est composée d'un empilement de cellules élémentaires, permettant de convertir l'énergie chimique en énergie électrique et thermique. La performance de la pile dépend des matériaux utilisés, du niveau d'étanchéité et de la qualité du contact entre les composants, assurés par la compression des cellules induite par le serrage des fixations.

Deux problématiques liées au serrage des liaisons mécaniques émergent : le dimensionnement du niveau de précontrainte et la maintenance de cette précontrainte lors du fonctionnement de la pile. Ces travaux de thèse visent à maîtriser le serrage de la pile à combustible pour répondre aux enjeux de performance, durabilité et étanchéité, en s'appuyant sur des stratégies d'études complémentaires, incluant la modélisation numérique et la caractérisation expérimentale des composants et interfaces de contact.

Ces travaux scientifiques devront s'appuyer sur plusieurs stratégies d'études complémentaires qui permettront de comprendre les interactions des différents composants de la pile :
i. Une modélisation numérique d'un stack complet avec prise en compte du système de serrage. Pour se faire, un modèle élément finis d'évolution quasi-statique à l'échelle de quelques plaques sera développé et confronté à des études expérimentales pour valider et quantifier sa capacité à prédire le comportement de la pile sous chargement mécanique et thermique. Dans un second temps, un modèle réduit sera mis au point pour la modélisation d'un empilement plus complet des composants constitutifs de la pile à combustible, dans des temps compatibles avec le développement industriel. Une caractérisation expérimentale multi-physique des composants et interfaces de contact pour alimenter une loi de comportement rhéologique thermo-mécanique de raideur équivalente, valider le modèle réduit et définir précisément les domaines où il sera prédictif.
ii. L'établissement des critères d'étanchéité sur le stack à travers le développement d'un modèle numérique permettant de décrire l'étanchéité du stack au cours d'une mission type (mise en chauffe, démarrage, production électrique). Ces critères seront dépendants de la géométrie de la nervure d'étanchéité et du type de joint.

Issu-e d'une formation ingénieur BAC +5, vous souhaitez désormais réaliser une thèse.
Vous disposez d'une première expérience en laboratoire et/ou dans une entreprise industrielle, et souhaitez faire avancer les technologies de demain.

Force de proposition et rigueur sont des qualités sur lesquelles vous savez vous appuyer pour mener à bien vos missions et atteindre vos objectifs.

Votre thèse sera réalisée au sein de deux environnements : l'institut Clément ADER et l'entreprise SAFRAN POWER UNITS.

赛峰集团（Safran）是一家国际高科技集团公司，业务范围涵盖航空（推进、设备和内装）、防务和航天领域。其核心宗旨是致力于构建更安全且可持续发展的世界，让航空运输更加环保、舒适和便利。赛峰集团业务遍及全球，拥有92000名员工，2023年营业额为232亿欧元。单独或是通过合作，赛峰集团在其核心市场占据全球或地区领导地位。赛峰集团在其技术创新路线图中承诺将大力开展以环境为主导的研发项目。
赛峰集团（Safran）作为航空与防务领域的佼佼者，是行业中入选《时代》杂志“2023年度全球最佳公司”（World's Best Companies 2023）榜单的首家公司。

赛峰动力装置公司（Safran Power Units）专业从事民用与军用航空领域各种动力辅助机组和启动系统，以及用于导弹和无人机的涡轮喷气发动机的设计和生产。公司是其所在领域的全球领导者，从1961年成立至今，已在全球范围内交付了超过21,000套系统。