Etude d’un système hybride utilisant le cycle organique de Rankine pour la récupération de la chaleur perdue dans une pile PEMFC

Abstract

Cette recherche vise à étudier un système hybride utilisant le cycle organique de Rankine (ORC) pour la récupération de la chaleur perdue d’une pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC). Les performances du système sont comparées et analysées à l’aide de cinq fluides organiques, à savoir le RE347mcc, R245fa, R245ca, R236fa et R123 dans des conditions de fonctionnement en régime permanent. Un modèle mathématique du système PEMFC – cycle ORC est décrit pour déterminer les performances de celui-ci. Les expressions pour le rendement électrique de la pile à combustible et du système hybride sont établies. De plus, une analyse paramétrique est effectuée dans le but de comprendre le comportement de la pile à combustible et du cycle organique de Rankine avec le R123 et le RE347mcc comme fluides de travail. Les paramètres clés affectants les performances du système, tels que la densité du courant, le débit du combustible, la température et la pression de fonctionnement de la pile PEM sont étudiés. Les performances du système hybride dans les conditions opératoires sont présentées. Les résultats montrent que le rendement électrique du système combiné peut être amélioré d'environ 4 % par rapport au fonctionnement sans récupération. D’autre part le système ORC utilisant le R123 présente des performances meilleures comparativement aux autres fluides organiques.

Cette recherche vise à étudier un système hybride utilisant le cycle organique de Rankine (ORC) pour la récupération de la chaleur perdue d’une pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC). Les performances du système sont comparées et analysées à l’aide de cinq fluides organiques, à savoir le RE347mcc, R245fa, R245ca, R236fa et R123 dans des conditions de fonctionnement en régime permanent. Un modèle mathématique du système PEMFC – cycle ORC est décrit pour déterminer les performances de celui-ci. Les expressions pour le rendement électrique de la pile à combustible et du système hybride sont établies. De plus, une analyse paramétrique est effectuée dans le but de comprendre le comportement de la pile à combustible et du cycle organique de Rankine avec le R123 et le RE347mcc comme fluides de travail. Les paramètres clés affectants les performances du système, tels que la densité du courant, le débit du combustible, la température et la pression de fonctionnement de la pile PEM sont étudiés. Les performances du système hybride dans les conditions opératoires sont présentées. Les résultats montrent que le rendement électrique du système combiné peut être amélioré d'environ 4 % par rapport au fonctionnement sans récupération. D’autre part le système ORC utilisant le R123 présente des performances meilleures comparativement aux autres fluides organiques.