Etude de l’effet thermique des différentes polarisations dans une pile à combustible de type SOFC

Abstract

C’est l’enthalpie de formation de l’eau qui est l’origine de la transformation de l’énergie chimique en énergie électrique dans les piles à combustible. Dans le cas des piles à oxyde solide (SOFC), le carburant et le comburant, respectivement à l’anode et à la cathode, diffusent à travers les deux électrodes vers les interfaces avec l’électrolyte où les réactions chimiques exothermiques et endothermiques auront lieu. L’augmentation de la température, dans les électrodes et l’électrolyte de la pile, est due à la surtension d’activation (transfert de charge), à la surtension ohmique (résistance de polarisation), à la surtension de réaction (chaleur dégagée par la réaction chimique) et à la surtension de diffusion. Le but de cette étude est d’analyser l’effet de ces différentes sources de chaleur dans deux plans distincts, parallèle et perpendiculaire au sens de l’écoulement des gaz. La localisation et la valeur maximale de la température sont étudiées pour une densité de courant imposée. L’équation de l’énergie à deux dimensions est résolue numériquement en utilisant la méthode des volumes finis. Un programme informatique (fortran) est développé localement à cet effet, afin d’obtenir des champs de température pour chaque élément de la pile.