Agrégation externe SII - 2022 - Option SII et ingénierie informatique - Épreuve de modélisation

Agrégation concours externe

Section : Sciences Industrielles de l’Ingénieur
Épreuve d'admissibilité
Option sciences industrielles de l'ingénieur et ingénierie informatique

Support : Système de contrôle d’une pile à combustible

Présentation du système

En développement intensif ces dernières années, les piles à combustible permettent une production d'énergie propre répondant aux enjeux écologiques d'actualité pour des applications statiques et mobiles.

Le cœur de la pile est composé de deux électrodes, l'anode et la cathode, séparées par un électrolyte. Dans une pile à membrane échangeuse de protons (Proton Exchange Membrane Fuel Cells), une des technologies de piles à combustible existantes, ce sont les protons hydratés H3O+ qui migrent de l'anode vers la cathode, où l'eau est produite.

L'analyse ne se focalise pas ici sur la cellule élémentaire illustrée Figure 1, mais sur le système complet de gestion de la pile. Ce système est composé d'un assemblage de cellules élémentaires connectées en série et en parallèle, mais aussi de plusieurs composants auxiliaires pour former un système de pile à combustible.

L’ensemble de des éléments est organisé en cinq sous-systèmes

• le système d'alimentation en hydrogène pour l'anode ;
• le système d'alimentation en air pour la cathode ;
• le système d'alimentation en eau servant de liquide de refroidissement ;
• le système d'alimentation en eau de l'humidificateur pour humidifier l'hydrogène et les flux d'air ;
• le conditionneur d'énergie qui permet d'alimenter le moteur.

Travail demandé

• Partie 1 : Modélisation du compresseur ;
• Partie 2 : Contrôle du système d’alimentation ;
• Partie 3 : Modélisation des transferts de données d’une pile à combustible par un « Synchronous Dataflow Graph »
• Partie 4 : Évaluation de la durée de vie des valeurs échangées et de la latence last-to-first de la pile à combustible