Simulation Numérique de Transfert de Chaleur dans une Pile SOFC sous L'effet des Différents Paramètres de Fonctionnement et des Caractéristiques Physiques

Abstract

D'après l'étude effectuée dans ce mémoire, nous pouvons dire que la pile à combustible est perçue comme l'une des systèmes de production d'énergie les plus propres et utilisée dans les différentes application stationnaire, transport et portable. Ce système est un dispositif électrochimique qui convertit directement l’énergie chimique d’une réaction en énergie électrique tout en dégageant de la chaleur et l'eau. Notre travail consiste a une simulation et optimisation de la performance de la pile à combustible type SOFC à anode supportée. Cette dite simulation nous permis d'acquérir des bonnes connaissances sur les phénomènes de transfert de chaleur et de masse qui se déroulent au cour de la pile. Des équations mathématiques ont été modélisées pour deux cas: unidimensionnel et bidimensionnel. Un programmé informatique en "visual fortran 5.0" était développé. La méthode des volumes finis a été choisie pour la résolution de ces équations et l'algorithme TDMA est utilisé pour résoudre le système matriciel. Cette étude numérique est faite suivant le plan parallèle au sens d'écoulement pour déterminé le champ de température en fonction de type de source du chaleur et la densité de courant imposé, le champ des espèces sont discutés en fonction de débit des gaz entrants, les dimensions et les caractéristiques des matériaux (porosité et tortuosité). Puis on a essayé de voir l'influence des pertes ohmique et de concentration sur la puissance et la tension de la pile, aussi l'influence de terme source de chaleur sur la performance est analysé en fonction des différents plages de densité de courant. Enfin le rendement de la pile est discuté en fonction de la température.