Modélisation et simulation d'une pile à combustible (PEM).
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Date
2011
Authors
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Publisher
Université Mouloud Mammeri
Abstract
Au cours de ces dernières années, un intérêt particulier a été accordé au développement des énergies renouvelables, notamment l’énergie solaire et l’énergie éolienne. En dépit du fait que les systèmes énergétiques associés à ces sources sont encore aujourd’hui loin d’être compétitifs avec les systèmes classiques, il existe un certain nombre de situations où ils sont quasiment entrain de s’imposer. C’est par exemple, le cas de petites communautés vivant très à l’écart des réseaux de distribution d’énergie conventionnelles. La pile à combustible, convertisseur électrochimique fonctionnant selon le principe inverse de l’électrolyse de l’eau que Sir Wiliam Grove a mis en évidence en 1839, peut être un des éléments de diversification des ressources énergétiques. Par notre présente étude, nous avons considéré une source d’énergies nouvelles, renouvelables et propres qui est la pile à combustible. Vue l’importance de l’utilisation d’une PAC, sa caractérisation présente de grandes difficultés. La grande diversité des PAC et le nombre de paramètres qui interviennent font que l’on ne peut donner qu’une représentation empirique du comportement dynamique. Nous avons fourni une modélisation des piles à combustible. Plusieurs modèles sont nécessaires pour simuler le comportement de la PAC. Dans cette étude, nous avons présenté les résultats de la modélisation de la cinétique électrochimique et la production électrique des piles à combustible PEMFC alimentée directement en gaz pur (hydrogène et oxygène, nous nous somme intéressé en premier lieu à établir la caractéristique : courant tension dans la pile considérée isotherme à 90°C et dans son régime de fonctionnement permanent. Pour se faire, nous avons besoin de considérer les suppositions suivantes : traitement unidimensionnel du modèle dynamique de la pile à combustible, gaz idéal uniformément distribués : l’oxygène et l’hydrogène, pressions constantes des gaz de la pile à combustible, l'oxydant et l’air sont humides en supposant que la pression efficace de la vapeur d'eau à l’anode est de 50 % et celle de cathode de 100 %, les produits des différentes réactions dans la pile à combustible sous 100 °C sont en phase liquide, les propriétés thermodynamiques sont évaluées à la température moyenne de la pile et les variations de cette dernière sont négligées donc supposée constante. La caractéristique électrique d’une pile à combustible (courant-tension) est déterminée par le nombre de cellules en série, définissant la tension totale et par la taille de la surface active, déterminant le courant délivré. Les performances intéressantes de ce modèle électrique sont : faible poids, robuste, électrolyte solide, démarrage rapide, large gamme de puissance de 1 W à10 MW, etc. Il est donc important de pousser encore plus loin les efforts de recherche/développement autour de cette technologie pour pouvoir la maîtriser et étendre son application. Enfin, au-delà des objectifs prioritaires évidents, comme la fiabilité et la durée de vie, il peut être difficile de prévoir la façon dont les piles à combustibles seront utilisées à l'avenir: pourra-t-on se passer du couplage de la pile avec des batteries ? Comment gérer le refroidissement d’une PEMFC de traction ? Comment aborder la question des basses températures et du gel ? Et beaucoup d'autres questions… .
Description
52 f. : ill. ; 30 cm. (+ CD-Rom)
Keywords
Piles à combustible PAC, PEM, Simulation .
Citation
Machines