Conception et Optimisation d'un Générateur d'Hydrogène par Électrolyse pour Applications Energétiques

Abstract

Face à la dépendance aux énergies fossiles et aux émissions de CO₂, l’hydrogène vert apparaît comme un vecteur énergétique prometteur pour la décarbonation. Ce travail porte sur la conception et l’optimisation d’un générateur d’hydrogène par électrolyse, adapté au contexte algérien grâce à son fort potentiel solaire et éolien. Une revue des technologies d’électrolyse (alcalin, PEM, SOEC) met en évidence les critères de performance, de durabilité et de flexibilité. L’étude évalue également l’injection d’hydrogène vert dans un moteur diesel en mode dual fuel. Les résultats montrent une réduction significative de la consommation de gazole (jusqu’à 21,5 %) et des émissions de CO₂, CO et particules, mais une augmentation des NOx. La solution la plus performante repose sur un compromis optimisé : un ajout modéré d’hydrogène (HES < 10 %) avec des réglages précis d’injection. Ce mémoire démontre le potentiel de l’hydrogène vert pour la transition énergétique en Algérie.

في ظل االعتماد على الوقود األحفوري وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون، يظهر الهيدروجين األخضر كحامل طاقة واعد إلزالة الكربون. يركز هذا العمل على تصميم وتحسين مولد هيدروجين عن طريق التحليل الكهربائي، بما يتناسب مع السياق الجزائري بفضل إمكانياته الشمسية والريحية العالية. يسلط استعراض الضوء على معايير األداء (SOEC ،PEMالقلوي، ) تقنيات التحليل الكهربائي والمتانة والمرونة. كما تقيم الدراسة حقن الهيدروجين األخضر في محرك ديزل يعمل بالوضع المزدوج )ثنائي الوقود(. تظهر النتائج انخفا ًضا كبي ًرا في استهالك ، والجسيمات، CO ،CO₂ الديزل )يصل إلى 5.21 )%وانخفا ًضا في انبعاثات يعتمد الحل األكثر كفاءة على .(NOx (ولكن مع زيادة في أكاسيد النيتروجين مع إعدادات (%10 < HES (حل وسط مح ّسن: إضافة معتدلة للهيدروجين حقن دقيقة. تظهر هذه األطروحة إمكانات الهيدروجين األخضر لالنتقال الطاقوي .في الجزائر

Faced with dependence on fossil fuels and CO₂ emissions, green hydrogen appears as a promising energy vector for decarbonization. This work focuses on the design and optimization of a hydrogen generator by electrolysis, adapted to the Algerian context thanks to its high solar and wind potential. A review of electrolysis technologies (alkaline, PEM, SOEC) highlights the criteria of performance, durability, and flexibility. The study also evaluates the injection of green hydrogen into a diesel engine in dual fuel mode. The results show a significant reduction in diesel consumption (up to 21.5%) and CO₂, CO, and particulate emissions, but an increase in NOx. The most efficient solution is based on an optimized compromise: moderate hydrogen addition (HES < 10%) with precise injection settings. This theme demonstrates the potential of green hydrogen for the energy transition in Algeria