Auteur
BOUCHAIR, Rabah
Directeur de thèse
E. Mezaache (Professeur)
Filière
Energétique
Diplôme
Magister
Titre
Modélisation des phénomènes physico-chimiques dans une pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC). Caractérisation de la couche de diffusion gazeuse.
Mots clés
Pile à combustible, Modèle tridimensionnel, Membrane échangeuse de protons, Couche de diffusion gazeuse, Code de calcul Fluent, PEMFC addon.
Résumé
La pile à combustible est un dispositif électrochimique basé sur le transport des réactifs (oxygène et hydrogène), son principe est de convertir l’énergie chimique des gaz consommés en énergie électrique. Afin de mieux comprendre les phénomènes de transport au coeur de la pile et pour examiner l’effet des différents paramètres de fonctionnement sur les performances et le rendement de celle-ci, nous avons développé un modèle tridimensionnel, isotherme d’une pile à combustible à membrane échangeuse de proton (PEMFC). Ce modèle a été implémenté dans le code de calcul Fluent dans lequel le module « PEMFC addon » a été chargé. Il tient compte de la plupart des phénomènes de transport incluant : le transport des protons et de l’eau dans la membrane, le transport des électrons dans la couche de diffusion gazeuse (GDL), la diffusion multi-espèces dans les électrodes, le transfert de masse et de quantité de mouvement dans les canaux d’alimentation. Des simulations ont été effectuées pour un système isotherme à une seule phase. Les distributions des vitesses dans les canaux d’alimentation, des concentrations des espèces, de la densité de courant ont été présentées et analysées. Le modèle prévoit les courbes de polarisation et de puissance de la pile pour différentes conditions de fonctionnement. Pour examiner l’effet de divers paramètres comme le débit d’air, la porosité des électrodes et la pression de fonctionnement, une étude paramétrique a été alors présentée.
Date de soutenance
19/01/2012
Statut
Soutenue