Caractérisation d'un humidificateur à menbranes pour pile à combustible

Thèmes abordés

Humidificateur à menbranes, pile à combustible, coefficient d'échange, modélisation de l'échangeur, pétrole

Résumé du document

Plusieurs raisons poussent les industriels à encourager le développement des piles à combustible.
La première d'entre elle est liée au pétrole. En effet, le pétrole est une énergie épuisable et les ressources en hydrocarbures dont dispose notre planète s'évaluent à une quarantaine d'années au rythme de la consommation actuelle. Par ailleurs, les gisements de pétrole qui ne sont pas encore exploités sont des gisements nécessitant des moyens technologiques importants (gisement offshore, ou gisement de pétrole sableux).
L'exploitation de ces réserves imposera un coût d'extraction plus important. Enfin, les pays consommateurs de pétrole tels que les Etats-Unis ou l'Europe souhaitent réduire leur dépendance énergétique vis-à-vis des pays producteurs de pétrole.

Extraits

[...] C'est ce mouvement associés aux ions qui est à l'origine du courant produit Schéma de fonctionnement d'une PEMFC Les réactions à l'anode se font en présence de platine (catalyseur). L'hydrogène diffuse à travers le matériau, dès qu'il rencontre une molécule de platine grâce aux catalyseurs, la molécule d'hydrogène se scinde en deux atomes d'hydrogène. Chacun crée alors une liaison avec deux atomes de platine qui se scinde par la suite en un électron et un proton qui va alors traverser la membrane. A la cathode, le même catalyseur est utilisé mais la réaction nécessite des étapes multiples pour arriver à la production d'eau. [...]

[...] Ainsi, le protocole de Kyoto prévoit une réduction de huit pourcent de ces émissions pour 2012. Les normes anti-pollution sont de plus en plus sévères envers les motoristes. Un autre aspect à considérer concerne la sensibilisation de l'utilisateur aux problèmes environnementaux. En ce qui concerne le secteur automobile, l'utilisateur a pris conscience de son rôle dans le réchauffement climatique et souhaite désormais rendre ses déplacements plus respectueux de l'environnement. Une dernière cause vient s'ajouter aux précédentes : l'augmentation des besoins énergétiques. [...]

[...] Enfin un dernier point qui n'est pas des moindres créer la chaîne de l'hydrogène c'est à dire sa production puis son approvisionnement vers des lieux de stockage et enfin créer des points de ravitaillement pour les automobilistes. Pour le moment il est stocké sous forme gazeuse à très haute pression entre 300 et 700 bars ou sous forme liquide à -253°C. Il persiste cependant des problèmes en termes de densité volumétrique. Pour la production doit-on produire l'hydrogène nécessaire à l'intérieur du véhicule par reformage ? Ou alors produire l'hydrogène par reformage du gaz naturel dans des stations services ? [...]

[...] Les applications de la PAC Une des premières piles à combustible qui a été développée est l'Alkaline Fuel Cell par la NASA dans les années 1950. Développant une puissance de 6 à 12 KW, elle fonctionnait sous des contraintes assez exigeantes : plus de 200°C de température d'utilisation et des pressions élevées de l'ordre de 4 bars. Elle était utilisée comme générateur d'électricité à bord des véhicules spatiaux (missions Skylab et Apollo) et possédait un électrolyte liquide avec une solution d'hydroxyde de potassium. [...]

[...] Cependant, il est difficile de travailler avec cette courbe. Nous préfèrerons donc tracer le coefficient d'échange en fonction de l'humidité relative moyenne L'humidité relative moyenne correspond à la moyenne de l'humidité relative en entrée (Hrentrée=0 car on a affaire à de l'air sec) et de l'humidité relative en sortie que l'on détermine par le calcul. coefficient d échange en fonction de l humidité relative 0.22 Bleu T=30°C Rouge T=40°C Vert T=50°C Jaune T=60°C Noir T=70°C 0.2 coefficient d échange H Humidité relative moyenne Interprétation de la courbe : On remarque que le coefficient H semble dépendre de l'humidité relative moyenne qui est contrôlée par le débit par la température. [...]