Lamiae
Sommaire: Contribution à l’etude du transfert de chaleur radiatif dans une pile à combustible à oxyde solide
Introduction générale
Chapitre I: Pile à Combustible à Oxyde Solide: Description et Caractéristiques
Introduction
I. Energie d’hydrogène et les piles à combustible
I.1.Hydrogène énergétique
I.2.Pile à combustible
I.2.1.Historique
I.2.2.Notions de base sur les piles à combustible
I.2.2.1.Principe de fonctionnement
I.2.2.2.Mécanisme de fonctionnement
I.2.2.3.Principe d’empilement
I.2.2.4.Différents types
I.2.2.5.Pile à combustible et son environnement
I.2.2.6.Applications et commercialisation
I.2.2.7.Qualités des piles à combustible
II. Pile à combustibles à oxyde solide SOFC
II.1.Vue générale sur les piles à combustible à oxyde solide SOFC
II.2.Structure de la pile à combustible SOFC
II.3.Principe de fonctionnement des piles SOFC
II.4.Principales caractéristiques
II.5.Technologies développées
II.6.Thermodynamique et Èlectrochimie de la pile
Chapitre II: Transfert de Chaleur Radiatif dans la Pile à Combustible à Oxyde Solide
Etat de L’art de la Modélisation
Introduction
I. Rayonnement thermique
I.1.Notions fondamentales sur le rayonnement thermique
I.2.Définition des grandeurs énergétiques
II. Transfert de chaleur radiatif et la pile SOFC
II.1. Propriétés thermiques radiatives
II.2. Modélisation et simulation du transfert radiatif dans la pile SOFC
II.1.1.Méthodes approchées
II.1.2.Méthodes numériques
III. Etat de l’art de la modélisation
II.1.Modélisation des phénomènes de transfert de chaleur
II.3.1.Géométrie tubulaire
II.3.2.Géométrie planaire
II.3.3.Géométrie monolithe
II.2.Paramètres physiques et les propriétés thermiques et thermoradiatives
Chapitre III: Modélisation Mathématique et Résolution Numérique
Introduction
I. Modèle Physique
II. Modélisation Mathématique des Phénomènes de Transfert Radiatif
II.1.Approximation de Rosseland
II.2.Approximation de Schuster-Schwartzchild
III. Equations de Modélisation
III.1.Modèle conducto-radiatif monodimensionnel
III.2.Modèle couplé bidimensionnel
III.2.1.Electrolyte
III.2.1.1.Equation de conservation d`énergie
III.2.1.2.Equation de conservation des espèces
III.2.2.Electrodes
III.2.2.1. Equation de continuité
III.2.2.2. Loi de Darcy
III.2.2.3. Equation de pression
III.2.2.4. Equation de conservation d`énergie
III.2.2.5. Equation de conservation des espèces
IV. Méthode des Volumes Finis pour un Couplage Convection Diffusion
IV.1.Génération du maillage
IV.2.Conditions initiales et aux limites
IV.3.Discrétisation par la méthode des volumes finis
IV.4.Résolution d’un système d’équations algébriques
IV.5. Paramètres Utilisés
Organigrammes des programmes
Chapitre IV: Résultats et Discussion
I. Modèle Conducto-Radiatif Monodimensionnel
I.1.Effet d’indice de réfraction
I.2.Effet d’épaisseur spectral optique
II. Modèle Couple Bidimensionnel
II.1.Comportement Dynamique
II.2.Comportement Thermique
II.2.1.Effet de température de fonctionnement
II.2.1.1.Configuration anode supporté
II.2.1.2.Configuration électrolyte supporté
II.2.2.Effet de densité du courant
II.2.2.1.Configuration anode supporté
II.2.2.2.Configuration électrolyte supporté
II.3.Comportement Massique
II.3.1.Concentration d` H2O
II.3.1.1.Configuration anode supporté
II.3.1.2.Configuration électrolyte supporté
II.3.2.Concentration d` O2
II.3.2.1.Configuration anode supporté
II.3.2.2.Configuration électrolyte supporté
II.3.3. Concentration d` H2
II.3.3.1Configuration anode supporté
II.3.3.2.Configuration électrolyte supporté
Conclusion générale
Référence
Résumé
♣ Extrait du mémoire
Chapitre I: Pile SOFC Description et Caractéristiques
Introduction
La pile à combustible (PAC) est une technologie maintenant maîtrisée qui permet de convertir efficacement le combustible hydrogène en énergie électrique et thermique. Les recherches sur de multiples technologies de piles à combustible sont en effervescence. Cette diversification ouvre la voie à de nombreuses offres d’énergie non polluante.
Dans ce chapitre, une présentation de l’hydrogène vecteur energétique et de la pile à combustible est faite. Plus d’interet est portée au principe de fonctionnement, à la strcture de d’une cellule SOFC, les differentes configurations géometriques et à létude thermodynamique et électrohimique qui introduit la performance de la pile à combustible à oxyde solide SOFC.
I. Hydrogène energétique et pile à combustible SOFC
I.1. Hydrogéne Ènergétique
L’hydrogène est l’atome le plus petit, le plus léger et le plus répandu dans l’univers. On le trouve partout. De la molécule d’eau aux hydrocarbures, en passant par tous les organismes vivants. Au vu des développements technologiques récents, il devient important d’imaginer l’exploitation de cet atome fondamental en termes énergétiques et économiques dans notre futur proche. Sous sa forme gazeuse, l’hydrogène H2 est incolore, inodore et non corrosif. Il présente l’avantage d’être particulièrement énergétique. Un kilogramme d’hydrogène libère environ trois fois plus d’énergie qu’un kg d’essence. L’hydrogène ne réagit ni avec l’eau ni avec les
acides et les bases. Il ne réagit pas avec l’air sauf si on l’enflamme. Cela provoque une explosion qui produit une flamme rouge caractéristique et de l’eau. L’hydrogène est extrait de molécules qui le contiennent en deux filières industrielles:
Filière Hydrocarboné; l’hydrogène est extrait de composés hydrocarbonés comme le gaz naturel, le charbon ou des produits pétroliers. 95 % de l’hydrogène est aujourd’hui produit à partir du méthane; constituant principal du gaz naturel.
Filière Èlectrolytique; on utilise un courant électrique pour casser la molécule d’eau et l’électricité peut provenir de sources renouvelables. Dans ce cas, il n’y a pas d’émission de gaz nocifs.
Données générales sur l’hydrogène sont données dans le( tableau I.1).
La combustion de l’hydrogène avec l’oxygène ne produit que de l’eau. Ce qui fait donc de l’hydrogène un carburant propre. Il constitue ainsi l’une des solutions possibles pour résoudre les problèmes environnementaux liés à la pollution atmosphérique. Il est abondant et peut être stocké sous forme liquide. Ainsi, avec une réserve d’hydrogène et une pile à combustible, il devient possible de produire de l’électricité n’importe où et n’importe quand, sans être relié au réseau électrique.
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