Mémoire pfe principe de fonctionnement d’une pile SOFC

Introduction Générale
Chapitre I Paramètres physiques décrivant une cellule de la pile à combustible du type SOFC: Etude bibliographique
I.1 Introduction
I.2 Principe de fonctionnement d’une pile SOFC
I.3 Matériaux et Paramètres physiques des composants du SOFC
I.3.1 Electrolyte
I.3.2 Cathode et Anode
I.3.3 Paramètres physiques
I.3.4 Paramètres physiques et dimensions typiques de SOFC
I.4 Dimension et paramètres de la cellule
I.4.1 Spécification du SOFC
I.4.2 Paramètres modèles d’entrée pour le calcul standard
I.4.3 Schéma du modèle 3D
I.4.4 Géométrie d’une cellule SOFC
I.5 La conductivité
I.5.1 Expressions de la conductivité
I.5.2 Comparaison des conductivités
I.6 Pile IT- SOFC
I.7 Variation des pertes ohmiques avec l’épaisseur
I.8 Effet de la température d’air et de taux d’écoulement de carburant sur la tension de cellule
I.9 Influence de l’épaisseur sur le rendement et la densité de puissance
I.10 Pile FT-SOFC anode supporté
I.11 Caractéristiques thermoélectriques de la pile SOFC
I.12 Equation d’énergie
Chapitre II Modélisation numérique du champ thermique dans une cellule de pile à combustible SOFC le long de l’écoulement des gaz
II.1 Introduction
II.2 Modèle physique
II.3 Modèle Mathématique
II.3.1 Equations gouvernantes
II.3.1.1 Equation d’énergie
II.3.1.2 Equations de conservation d’espèces
II.3.2 Résolution Numérique
II.3.3 Discrétisation de l’équation de transport
II.3.4 Les conditions aux limites
II.3.5 La forme matricielle du problème
II.3.6 La méthode SOR
II.3.7 Propriétés et paramètres utilisés dans les calculs
Chapitre III Résultats et interprétations
III.1 Introduction
III.2 Tableaux récapitulatifs des résultats obtenus
III.3 Champ thermique en absence de sources de chaleur SOFC A/S
III.4 Champ thermique sous l’effet de la source d’activation SOFC A/S
III.5 Champ thermique sous l’effet de la source Ohmique SOFC A/S
III.6 Champ thermique sous l’effet de la source Totale SOFC A/S
III.7 Champ thermique sous l’effet de la source Ohmique SOFC E/S
III.8 Perte d’activation en fonction de la densité de courant (I)
III.9 Perte d’activation en fonction de la température (T)
Conclusion générale
Références
bibliographiques

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Électrolyte

a) Électrolyte à base de Cérium, dans l’article d’AshokV. Joshi, James J.Steppan, Dalem Taylor et S.Elangovan [1].Ont utilisés un électrolyte plein à base d’oxyde de cérium, avec des dopants supplémentaires pour augmenter le transport d’ion et la possibilité de traitement des membranes. Le dispositif doit être actionné aux températures minimales d’environ 600°C pour réaliser la conductivité suffisante des ions d’oxygène dans l’électrolyte. A ces températures, le cérium montre un avantage significatif d’exécution par rapport aux matériaux à base de zircone. La conductivité de cérium dopé en Gd à 800◦C est environ 0 .1 S/cm, et approximativement supérieure à celle du YSZ.
b) Électrolyte à base pérovskite, les réactions d’oxydation et de réduction sont favorisées en employant les électrodes de pérovskite bi-fonctionnelles et poreuses, ainsi que l’électrolyte, qui forment une cellule électrochimique. Les électrodes sont spécifiquement choisies pour leur conductivité ionique et électronique et activité catalytique.
c) Électrolyte à base de cobaltite strontium de lanthane où la conductivité ionique de cérium dopé en métaux de cette poudre de terre-rare est de 0.059S/cm supérieure à celle du cérium dopé en Sr qui est de 0.044 S/cm.
d) Les performances des matériaux obtenus restent, cependant, en-dessous de celle de la zircone stabilisée à l’yttrium qui a des conductivités ioniques d’oxygène élevées pour des températures de (800-1000◦C).

Cathode et Anode

L’anode (composite de céramique en métal Ni/ZrO2 (cermet)), cathode (manganite dopé à lanthane (LaMnO3)) et l’électrolyte (ZrO2 stabilisé à l’yttrium (8 mol% Y2O3 Toshio Suzuki, Masanobu Awano, Piotr Jasiski, Vladimir Petrovsky et Harlan U.Anderson [3] ont pris (La, Sr)MnO )) sont modelés en tant que milieux poreux. 3(LSM)-Y dopant ZrO2 (YSZ) comme composite qu’on a préparé en utilisant des polymères de YSZ et LSM en substrats denses à la température de 800°C. Les résultats issus du test pour le composite symétrique LSM-YSZ ont montré que la résistance spécifique est de 0.14 Ω.cm2 pour la surface de polarisation à 800°C, ce qui indique que le  LSMYSZ pourrait être un candidat potentiel pour la cathode dans les SOFCs.
L’exécution de la cellule avec les composites LSM-YSZ à la cathode et Ni-YSZ à l’anode ont été étudiés où on a obtenu la densité de puissance à environ 0.26Wcm-2 pour 850°C en utilisant l’hydrogène comme carburant.

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