Etude théorique et expérimentale d'une plie D.M.F.C.

Abstract

L'objectif principal de cette thèse est la modélisation d'une Pile à Combustible à Méthanol Direct (DMFC) à alimentation passive fonctionnant dans des conditions ambiantes. Un modèle tridimensionnel 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 DMFC d'alimentation passive. Ces DMFC d’alimentation passive sont conçus avec une surface active de 0.25 cm2. Les courbes expérimentales de polarisation et de densité de puissance [1] sont comparées avec succès 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 le Méthanol et pour l'eau [2]. Les deux modèles sont également été validés avec des données publiées. L'effet des conditions opératoires (concentration d'alimentation en Méthanol et débit d'air et débit de Méthanol) et des paramètres de conception (porosité des différentes couches de diffusion, catalyseurs, et membrane) sur les performances de la pile à combustible est évalué. Une attention particulière est consacrée à l'influence de ces paramètres sur le croisement de Méthanol et de l'eau. L'influence des différents modèles du champ d'écoulement d'Anode et de Cathode sur la DMFC d'alimentation passive ne sont pas étudiée. Bien que les changements de phase et les taux d’évaporation et de condensation sont négligé dans notre étude. Le modèle développé est intensivement utilisé pour mettre en place des conditions optimales conduisant à des performances améliorées pour les DMFC actives et passives. L’assemblage électrode membrane avec ces différentes structures des couches de diffusion sont testés afin de sélectionner des conditions de travail optimales avec des concentrations élevées de Méthanol et des niveaux d’accroissement d'eau et de Méthanol relativement faibles pour les applications portables. Les résultats rapportés dans ce travail de recherche sont pertinents pour la conception, l'optimisation et le fonctionnement des systèmes de pile à combustible à méthanol direct active et passif.