Etude analytique et expérimentale d'un système de production d'hydrogène couplé par un système photovoltaïque à Ouargla

Abstract

L'hydrogène est l'élément le plus abondant dans l'univers, alors qu'il n'existe pas indépendamment et en grande quantité sur Terre. Donc, il doit être produit afin de répondre aux besoins industriels de ce composant largement utilisé. À la lumière de la tendance mondiale à exploiter les énergies renouvelables. Le secteur de l'hydrogène solaire a connu une attention considérable dans les deux dernières décennies grâce aux efforts scientifiques pour développer l'hydrogène en tant que vecteur d'énergie, Et de travailler sur la maturation des mécanismes de production par électrolyse de l'eau. Le but de ce travail est de contribuer au développement de la recherche dans le domaine de la production d'hydrogène par électrolyse de l'eau utilisant l'énergie solaire dans la région de Ouargla, En créant des modèles mathématiques qui nous permettent de prédire le débit d'hydrogène produit pendant la majeure partie de l'année, Ceci est basé sur les résultats expérimentaux obtenus en suivant le processus de production d'hydrogène pendant sept mois consécutifs (d'aout à février ). Il y avait une corrélation directe entre le récipient d'électrolyse (Voltameter hofmann) et deux panneaux PV (attachés à la séquence).De l'hydroxyde de sodium à faible concentration a également été utilisé et la température de l'expérience était la température saisonnière. Dans cette étude, l'accent a été mis sur la mesure de quatre paramètres importants (le flux solaire, le voltage de panneaux PV utilisés, le courant qui traverse l’électrolyseur et enfin le débit d'hydrogène ). Les résultats expérimentaux ont montré des changements dans les quantités mesurées pendant la journée, pendant le mois puis pendant l'année. Les résultats ont montré l'impact négatif de la température saisonnière sur l'efficacité des cellules photovoltaïques et d'autre part, C'était évident, l'impact positif de la température saisonnière sur la quantité d'hydrogène produite. Elle a également expliqué que la relation entre le flux d'hydrogène et le rayonnement solaire est une relation exponentielle et que les résultats des modèles mathématiques qui ont été créés étaient très proches des résultats expérimentaux, et on a constaté l'efficacité de ces modèles

الهيدروجين هو العنصر الأكثر وفرة في الكون، في حين أنه غير موجود بشكل مستقل وبكميات كبيرة على الأرض. لذلك، يجب إنتاجه لتلبية الاحتياجات الصناعية لهذا المكون المستخدم على نطاق واسع. في ضوء الاتجاه العالمي لتسخير الطاقة المتجددة. حظي قطاع الهيدروجين الشمسي باهتمام كبير في العقدين الماضيين من خلال الجهود العلمية لتطوير الهيدروجين كناقل للطاقة، والعمل على نضج آليات الإنتاج عن طريق التحليل الكهربائي للمياه. والهدف من هذا العمل هو المساهمة في تطوير البحوث في مجال إنتاج الهيدروجين عن طريق التحليل الكهربائي للمياه باستخدام الطاقة الشمسية في منطقة ورقلة، من خلال إنشاء نماذج رياضية تسمح لنا بالتنبؤ بمعدل تدفق الهيدروجين المنتج خلال معظم العام، ويستند هذا إلى النتائج التجريبية التي تم الحصول عليها من خلال ما يلي: كان هناك ارتباط مباشر بين وعاء التحليل الكهربائي (فولتاميتر هوفمان) ولوحين كهروضوئيين (مرتبطين بالتسلسل). كما تم استخدام هيدروكسيد الصوديوم منخفض المستوى وكانت درجة حرارة التجربة موسمية. في هذه الدراسة، كان التركيز على قياس أربعة معلمات مهمة (التدفق الشمسي، جهد الألواح الكهروضوئية المستخدمة، التيار الذي يمر عبر المحلل الكهربائي وأخيراً معدل تدفق الهيدروجين). أظهرت النتائج التجريبية تغيرات في الكميات التي تم قياسها خلال النهار وخلال الشهر ثم خلال العام. أظهرت النتائج التأثير السلبي لدرجة الحرارة الموسمية على كفاءة الخلايا الكهروضوئية ومن ناحية أخرى، كان من الواضح أن التأثير الإيجابي لدرجة الحرارة الموسمية على كمية الهيدروجين المنتجة. كما أوضحت أن العلاقة بين تدفق الهيدروجين والإشعاع الشمسي هي علاقة أسية وأن نتائج النماذج الرياضية التي تم إنشاؤها كانت قريبة جدًا من النتائج التجريبية، وتم العثور على فعالية هذه النماذج.

Hydrogen is the most abundant element in the universe, while it does not exist independently and in large quantities on Earth surface. So, it must be produced in order to meet the industrial needs of this widely used component. In light of the global trend to exploit renewable energies, the solar hydrogen sector has received considerable attention in the last two decades thanks to scientific efforts to develop hydrogen as an energy carrier and to work on the maturation of the production mechanisms by electrolysis of water. The purpose of this work is to contribute to the development of research in the field of hydrogen production by electrolysis of water using solar energy in the region of Ouargla, this is by creating mathematical models that allow us to predict the hydrogen flow produced throughout the year, this is based on the experimental results obtained by following the hydrogen production processfor seven consecutive months (from August to February). There was a direct correlation between the electrolysis vessel (Voltammeter Hofmann) and two PV panels (attached to the sequence). Low concentration sodium hydroxide was also used and the temperature of the experiment was seasonal temperature. In this study, the focus was on measuring four important quantities (solar radiation, voltage resulting from PV panels, current flowing through the electrolysis vessel and finally the flow of hydrogen). Experimental results showed changes in the quantities measured during the day, during the month and then during the year. The results showed the negative impact of seasonal temperature on the efficiency of photovoltaic cells. On the other hand, the results showed the positive impact of seasonal temperature on the amount of hydrogen produced and explained that the relationship between hydrogen flow and solar radiation is an exponential relationship. In addition, the results of the mathematical models that have been created were very close to the experimental outcome. Therefore, this showed how effective these models are