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.

Safran est un groupe international de haute technologie opérant dans les domaines de l'aéronautique (propulsion, équipements et intérieurs), de l'espace et de la défense. Sa mission : contribuer durablement à un monde plus sûr, où le transport aérien devient toujours plus respectueux de l'environnement, plus confortable et plus accessible. Implanté sur tous les continents, le Groupe emploie 100 000 collaborateurs pour un chiffre d'affaires de 27,3 milliards d'euros en 2024, et occupe, seul ou en partenariat, des positions de premier plan mondial ou européen sur ses marchés.

Safran est la 2ème entreprise du secteur aéronautique et défense du classement « World's Best Companies 2024 » du magazine TIME.

Safran Power Units est spécialisé dans la conception et la production de groupes auxiliaires de puissance et systèmes de démarrage pour l'aéronautique civile et militaire, de turboréacteurs pour missiles et engins cibles. La société est un leader mondial dans son domaine avec plus de 21 000 systèmes livrés à ce jour dans le monde depuis sa création en 1961.

Parce que nous sommes persuadés que chaque talent compte, nous valorisons et encourageons les candidatures de personnes en situation de handicap pour nos opportunités d'emploi.