Modélisation 2D d’une pile à combustible type PEMFC pour une application embarquée

Abstract

La pile à combustible à membrane échangeuse de protons est un dispositif électrochimique qui convertit l’énergie chimique directement en énergie électrique. L’objectif de cette thèse est la modélisation numérique tridimensionnelle de dynamique des fluides d’une pile à combustible PEMFC à un seul canal direct, y a compris les effets de plusieurs paramètres tels que la pression d’entrée et de la porosité de la couche de diffusion sur la performance de la pile à combustible. En outre une évaluation d’informations importantes sur le détail des phénomènes de transport à l’intérieur de la pile à combustible. Ces phénomènes de transport sont la distribution des concentrations locales de gaz réactifs, le champ de température, les densités de courant locales et la fraction massique. Dans ce travail, le flux de gaz est considéré laminaire, transitoire, non isotherme et incompressible. Les équations de conservation de masse, de mouvements et d’espèces sont présentées et la simulation est réalisée à l'aide d’un outil de méthode des volumes finis du logiciel ANSYS FLUENT qui est basé sur une technique de calcul spécifique à la dynamique des fluides. Les résultats des courbes de polarisation montrent comment la performance de la pile à combustible PEM varie sous l'effet des paramètres de fonctionnement considérés, à savoir la pression d'entrée et la porosité de la couche de diffusion gazeuse. Comparé aux résultats expérimentaux et de modélisation publiée dans la littérature, ce travail donne un bon accord qualitatif.