SIMULATION NUMERIQUE D’UNE PILE COMBUSTIBLE P.E.M.F.C.

Abstract

L'objectif principal de ce master est l'étude théorique d'une Pile à Combustible a échange protons (PEMFC) à alimentation passive fonctionnant dans des conditions ambiantes. Un modèle deux dimensionnel à l'état stationnaire qui tient compte des processus de transfert de masse ainsi que les réactions électrochimiques qui se produisent dans la pile à combustible est développé à la fois pour les PEMFC. Ces PEMFC sont conçus avec une surface active de 25 cm 2 . Les courbes expérimentales de polarisation et de densité de puissance seront comparées aux modèles des prédictions et lorsque cela était possible, les résultats sont expliqués à la lumière de ces modèles de prédictions pour les profils de concentration en Oxygène et pour et l’étude des différentes températures... L'effet des conditions opératoires (concentration d'alimentation en hydrogène et débit d'air) et des paramètres de conception (surface active, matériaux et épaisseur de la couche de diffusion, épaisseur de membrane) sur les performances de la pile à combustible est évalué. Les modèles développés sont intensivement utilisés pour mettre en place des conditions optimisées conduisant à des performances améliorées pour les PEMFC. Des assemblages d'électrodes membranaires sur mesure avec différentes structures et combinaisons d'épaisseurs des membranes, des couches de diffusion sont conçus et testés afin de sélectionner des conditions de travail optimales avec des concentrations élevées d’hydrogène. Les résultats rapportés dans ce travail de recherche sont pertinents pour la conception, l'optimisation et le fonctionnement des systèmes de piles à combustible.