Post-doctorant (H/F) – Modélisation multiphysique haute-fidélité d’un système pile à combustible PEM en

Missions :
Le ou la post-doctorant·e construira le modèle haute-fidélité de référence du projet H2-TWIN : un modèle multiphysique, fondé sur la physique, d’un système pile à combustible PEM basse température. Ce modèle est le point de départ de l’ensemble du projet. Un·e doctorant·e le réduira ensuite afin d’obtenir des modèles suffisamment rapides pour la simulation temps réel, la commande, la surveillance et le dimensionnement. Le modèle doit donc être à la fois physiquement pertinent et conçu en vue de sa réduction.
Activités :
Activités principales :
• Définir, avec l’équipe du projet, le système de référence et le périmètre de la modélisation. La cible est une PEMFC basse température testée sur la Plateforme Hydrogène de Toulouse, pour laquelle des données sont disponibles.
• Développer le modèle multiphysique couplé sous COMSOL Multiphysics : électrochimie à l’anode et à la cathode, transport des protons et de l’eau dans la membrane, transport des gaz dans les canaux et les couches de diffusion, et transferts thermiques.
• Confronter le modèle aux données expérimentales existantes de la plateforme (courbes de polarisation, spectroscopie d’impédance électrochimique, voltampérométrie cyclique), et évaluer son compromis précision/coût de calcul en comparaison avec d’autres outils de modélisation existants, comme le logiciel pseudo-2D Mephysto (déjà utilisé au laboratoire).
Résultats attendus : À l’issue des 12 mois, le ou la post-doctorant·e livrera un modèle haute-fidélité prêt pour la réduction. Ses entrées (conditions opératoires telles que la température, l’humidité, la pression, la stœchiométrie), ses sorties et ses paramètres (conditions aux limites, géométrie, matériaux) seront explicitement accessibles et facilement modifiables par les utilisateurs, afin que le modèle puisse être réutilisé pour d’autres configurations et plages de fonctionnement. Les simulations seront pilotées par script (interface Python ou MATLAB vers COMSOL) pour générer des jeux de données fréquentiels (impédance) et temporels. Le modèle, sa documentation et des tutoriels seront mis à disposition sous la forme d’un benchmark ouvert. Ces travaux devraient donner lieu à au moins un article de revue et à des communications en conférence. Le ou la post-doctorant·e participera également à l’encadrement d’un·e stagiaire de master travaillant sur le modèle et préparera la passation avec le ou la doctorant·e chargé·e de la réduction.
Contexte de travail :
Le LAPLACE (Laboratoire Plasma et Conversion d’Energie) est une unité mixte de recherche du CNRS, de Toulouse INP et de l’Université de Toulouse. Avec plus de 300 personnes, il représente la plus forte concentration de recherche en génie électrique et plasma en France, et il est le seul à couvrir de manière intégrée le continuum « plasma / matériaux / systèmes ». Le LAPLACE travaille sur la caractérisation et la modélisation des piles à combustible depuis environ 25
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