L'hydrogène dans tous ses états - 1er décembre 2016Cluster TWEED
Voitures à l'hydrogène, bus à l'hydrogène, trains à l'hydrogène: c'est une réalité d'aujourd'hui, pleine de promesses pour l'avenir. L'hydrogène «énergie» se retrouve déjà dans les transports, oui, mais pas uniquement!
Les avantage et les inconvénients des différents types d’énergie renouvelable
Crise et guerre d’énergie
Utilisation et stockage d’énergie renouvelable
Historique et types d’énergies
Mission Maroc | Tanger - 17 octobre 2019Cluster TWEED
Lors d'une mission marocaine AWEX, le cluster TWEED a organisé le 17 octobre, à Tanger, en collaboration avec l'Agence Marocaine de l'Efficacité Energétique (AMEE), un séminaire « efficacité énergétique » à destination des entreprises marocaines.
Exercice corrigé : ETUDE D'UNE INSTALLATION SOLAIRE RAMZI EL IDRISSI
Une exploitation agricole isolée, non raccordée au réseau, produit l'énergie électrique dont elle a besoin à l'aide d'une installation solaire photovoltaïque.
Solar Battery
Solar battery also known as solar panel battery, solar power battery or solar battery storage. It refers to devices that store energy generated from solar panel for later use. Solar battery designed to connect with solar charger controller or solar inverter for power backup.
All types of solar system run the connected load in the day time during sunlight and export the extra electricity to solar batteries with off grid solar system and hybrid solar system. Solar batteries work for energy storage generated from solar panels during the day. They save energy as DC energy and therefore, you will need a power inverter to convert DC energy into AC energy.
Some of the major contributors to the cost of solar battery are chemical substances and plates that make up the battery, battery life cycle, storage capacity and usable capacity
Whether you choose a battery manufactured by a state-of-the-art startup or a manufacturer with a long history depends on your preferences. An evaluation of the quality and warranties associated with each product can give you additional guidance when making your decision.
Energie : 10 questions sur la norme ISO 50001 et le management de l'énergie Groupe AFNOR
Ce document vous en apprendra plus sur l'énergie, ou plus précisément sur le management de l'énergie et la norme ISO 50001.
A qui s'adresse ISO 50001 ? Comment initier une démarche SMEn et se faire connaitre ? Combien coute la mise en place d'un SMEn ?.... Vous trouverez dans ce document des réponses à ces questions et à d'autres encore.
Suivez l'actualité d'AFNOR : http://www.afnor.org
Battery and Super Capacitor based Hybrid Energy Storage System (BSHESS)Er. Raju Bhardwaj
The aim of this presentation includes that battery and super capacitor devices as key storage technology for their excellent properties in terms of power density, energy density, charging and discharging cycles, life span and a wide operative temperature rang etc. Hybrid Energy Storage System (HESS) by battery and super capacitor has the advantages compare to conventional battery energy storage system (BESS). This ppt describes the hybrid energy storage system that is suitable for use in renewable sources like solar, wind and can be used for remote or backup energy storage systems in absence of a working power grid.
This ppt based on my research work in the field of "Energy Storage Technologies(EST) and Hybrid Energy Storage System (HESS)".
L'hydrogène dans tous ses états - 1er décembre 2016Cluster TWEED
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Mission Maroc | Tanger - 17 octobre 2019Cluster TWEED
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Solar Battery
Solar battery also known as solar panel battery, solar power battery or solar battery storage. It refers to devices that store energy generated from solar panel for later use. Solar battery designed to connect with solar charger controller or solar inverter for power backup.
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Battery and Super Capacitor based Hybrid Energy Storage System (BSHESS)Er. Raju Bhardwaj
The aim of this presentation includes that battery and super capacitor devices as key storage technology for their excellent properties in terms of power density, energy density, charging and discharging cycles, life span and a wide operative temperature rang etc. Hybrid Energy Storage System (HESS) by battery and super capacitor has the advantages compare to conventional battery energy storage system (BESS). This ppt describes the hybrid energy storage system that is suitable for use in renewable sources like solar, wind and can be used for remote or backup energy storage systems in absence of a working power grid.
This ppt based on my research work in the field of "Energy Storage Technologies(EST) and Hybrid Energy Storage System (HESS)".
Les réseaux de gaz demain : les enjeux d’une conversion énergétique | LIEGE C...Nancy BOVY
La transition énergétique est maintenant une réalité : tous les pays européens se sont mis en marche pour atteindre des objectifs ambitieux. Le nouveau Green Deal européen pousse le raisonnement encore plus loin et propose une société complètement décarbonée en 2050.
Assez naturellement, une majeure partie du débat est souvent axée sur la production d’électricité directe associée à ces objectifs. Il est tout aussi important d’évoquer à la fois la production indirecte d’électricité (pour alimenter des électrolyseurs par exemple), mais également l’évolution des réseaux de gaz naturel et leur transformation vers des molécules énergétiques décarbonées (Hydrogène, biogaz, gaz naturel issu de procédé renouvelable et captation de CO2…).
Les enjeux liés à l’adaptation des réseaux gaz sont nombreux, il convient donc de les analyser de manière scientifique, économique et sociétale.
Parmi les points abordés, il sera notamment question de l'évolution des vecteurs gaz (en ce inclus l'hydrogène, le CO2 ou encore d'autres alternatives), des adaptations d'infrastructures nécessaires, de l'intégration des réseaux avec le système électrique et de l'impact de ces transformations sur le paysage industriel régional et fédéral.
Des liens seront établis avec diverses initiatives récentes (Étude du bureau du plan, Coalition sur l'importation d'hydrogène...) ainsi qu'avec certains sujets de recherche étudiés à l'Université de Liège dans ce contexte.
Travaux de recherche de l'Instititut des Matériaux Jean Rouxel / CNRS à Nantes. Etat de la recherche sur les différentes formes de stockage couvrant les photobatteries, supercondensateurs, électrolyseurs, piles à combustibles et les projets du territoire (ValorPAC / Intégration d’une pile à combustible dans une chaîne de valorisation de déchets avec gazéification).
1. Université Cadi Ayyad
Faculté des Sciences et Techniques
Département des Sciences Chimiques
Mini-projet :
Année universitaire : 2022/2023
Les Piles à combustible
1
PAC : pile a combustible
2. Conclusion
Les avantages ,Les inconvénients et Les applications de la PAC
Technique de fonctionnement de la PAC
Introduction
Présentation générale de la PAC
2
3. Une pile à combustible assure la conversion d’énergie :
chimique → électrique + thermique.
Comme une pile électrique classique, elle produit du courant électrique continu.
la pile à combustible n'utilise pas des couples rédox métalliques, mais un
combustible, et un comburant (le dioxygène).
Intérêt: le combustible est plus abondant et moins polluant que les couples rédox
utilisés dans une pile.
Introduction :
3
4. Définition :
Le cœur de la PAC est constitué de trois éléments dont deux électrodes (l'anode et le
cathode) séparées par un électrolyte
Figure 1: transformation d'énergie
4
Définition :
La pile a combustible est une pile (électrochimique) dans laquelle la génération d‘une
tension se fait grâce a l'oxydation de l'hydrogène au niveau de l'anode et la réduction de
l'oxygène au niveau de cathode avec seul produit de l'eau et de l'énergie.
5. Types de la PAC :
L'électrolyte :
forcée les électrons à traverser le circuit externe de la
cellule de l'anode vers la cathode afin d'obtenir une
courant électrique
L'électrolyte est un élément qui permet de déterminer la température et les caractéristiques énergétiques da la PAC .
Electrolyte basique : induite une
migrations d'ions négative (OH-,O2
-
,CO3
-) de cathode vers l'anode
Electrolyte acide : induite une
migration d'ions positifs (H+) de
l'anode vers la cathode
types de piles à combustible
5
6. Type Electrolyte
Température
(°C)
Rendements (%) Développement
PAFC
Pile à combustible à acide phosphorique
H3PO4 200 40
40 KW
à 11 MW
PEMFC
PA à membrane échangeuse de protons
Membrane
85 50 à 60 10 KW
DMFC
Pile à combustible à méthanol directe
H2SO4 70 40 5 KW
SOFC
Pile à combustible à oxyde solide
ZrO2/Y2O3
1000 55
3 KW
à 10 KW
AFC
Pile à combustible à électrolyte alcalin
KOH 80 47 100 KW
MCFC
Li2CO3/K2CO3 650 54
25 KW
6
7. Description de la PAC :
Figure 2: Structure d’un empilement des cellules de la pile PEMFC
7
8. Composants de la PAC (PEMFC):
Figure 3: Composantes de la PEMFC
L’électrolyte
L’électrolyte est une membrane polymère solide, les
ions négatifs sont retenus dans la structures de
la membrane. Seuls les ions hydrogène H sont
mobiles et libres de transporter la charge positive à
travers la membrane, de l’anode vers a cathode.
Les électrodes
Sièges des réactions d’oxydation et de réduction,
elles sont recouvertes de platine .
8
9. Composants de la PAC (PEMFC):
Figure 3: Composantes de la PEMFC
9
les plaques de diffusion (backings)
Entourant les électrodes, elles ont un triple rôle :
- diffuser les gaz sur les électrodes ;
- permettre le transfert des électrons ;
- assurer la gestion de l’eau
Les plaques bipolaires
C’est le cœur de la pile, elles permettent :
- la distribution des gaz ;
- l’évacuation de l’eau ;
- la collecte du courant.
10. Principe de fonctionnement
Figure 4: principe de fonctionnement d‘une PAC
10
a l'anode : H2 2 H+ + 4 e–
a le cathode : 4 H+ + 4 e– + O2 2H2O
11. On sait que: E° = - ∆G°∕ nF
S= - (δG / δT)p
−𝒅∆𝑮𝒓
𝒅𝑻 𝑷
= 𝒏𝑭
𝒅𝑬
𝒅𝑻
∆𝑺𝒓
𝒏𝑭
=
𝒅𝑬
𝒅𝑻
Pendant son fonctionnement, une pile à combustible cède de la chaleur au milieu
ambiant (T△S < 0). Par conséquent, le potentiel réversible de la pile diminue
lorsque la température augmente (dE/dT < 0)
Facteurs influence sur l'énergie du pile a combustible :
Température :
11
12. Pression :
réaction globale suivante :
2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O (ℓ)
Par la suite on obtient :
E=E°- (RT/nF) ln (aH2O / (aH2.aO2))
Sachant que l’activité de l’eau liquide est aH2O = 1 :
𝑬 = 𝑬° −
𝑹𝑻
𝒏𝑭
𝐥𝐧
𝟏
𝑷𝑯𝟐
. (𝑷𝑶𝟐
)
𝟏
𝟐
Nous pouvons alors remarquer que la tension fournie par la pile augmente avec la pression
partielle des gaz réactifs. Cependant, cette croissance étant logarithmique, il faut prendre en compte
l’énergie nécessaire à la montée en pression des gaz.
12
13. Potentiel de polarisation:
Figure 5: l’évolution de la tension réelle U d’une pile de type PEM en
fonction de la densité de courant j
On peut distinguer trois formes de polarisation :
La polarisation d’activation
Eact, due à la cinétique des
réactions ayant lieu à
l’interface réactionnelle
électrode/membrane,
13
14. Potentiel de polarisation:
Figure 5: l’évolution de la tension réelle U d’une pile de type PEM en
fonction de la densité de courant j
On peut distinguer trois formes de polarisation :
la polarisation de résistance
Eohm, provoquée par les pertes
ohmiques dues à la résistance
électrique des différents
éléments de la pile,
14
15. Potentiel de polarisation:
Figure 5: l’évolution de la tension réelle U d’une pile de type PEM en
fonction de la densité de courant j
On peut distinguer trois formes de polarisation :
la polarisation de concentration
Econc, causée par la variation de
concentration des réactifs sur
l’électrode.
15
16. Où k est la constante de vitesse et A une constante fonction de la réaction.
Potentiel d'activation:
la loi empirique D'Arrhenius permet de décrire la vitesse des réactions électrochimique de la PAC:
𝑲 = 𝑨𝒆
−𝑬𝒂
𝑹𝑻
Énergie d'activation :
cette énergie se calcule à partir des enthalpies de liaison des molécules .
Par exemple, pour la réaction entre l’hydrogène et l’oxygène, les énergies nécessaires sont celles d’une
molécule d’hydrogène et d’une demi-molécule d’oxygène :
H2 2 H+ + 2 e- avec ∆H = 436 kJ.mol-1
½ O2 + 2 e- O2- avec ∆H = (438/2) kJ.mol-1
Soit une énergie d’activation de 655 kJ.mol−1.
16
17. Le rendement de la pile à combustible est inférieur à 100 % peut être expliqué par la perte d’énergie
sous différentes formes. Ces pertes peuvent à terme diminuer davantage le rendement de la pile. Dans
cette partie seront abordées 3 types de pertes mises en jeu :
- Pertes ohmiques ηohm .
- Pertes dues par la barrière d’activation ηact .
- Pertes dues aux concentrations des réactifs ηconc .
Le rendement de la pile PEMFC et ses limites :
Figure 6: Pertes de tension dans une PAC 17
18. Les avantages Les inconvénients de PAC :
Les avantages sont :
Une énergie propre sans émission
Un fonctionnement silencieux
Fiabilité et durée de vie
Faible pollution dans l’environnement
L’élément chimique utilisé est le plus
présent sur notre planète
Les inconvénients sont :
Sécurité (l’hydrogène est une matière première explosive)
Les limites du procédé
* Les fuites
* L’inflammabilité
* Le prix de l’hydrogène
* Prix très élevé (à cause des matériaux qui la compose)
* Par exemple : -Catalyseur composé en platine
18
19. Les applications de la PAC
19
Les piles à combustible se différencient aussi
par leurs domaines d’application. Ce sont
principalement :
•les transports :voitures éléctriques , bus,
aéronefs ;
•les appareils portables : ordinateurs,
téléphones, DVD, etc ;
•la production stationnaire d’électricité et
la cogénération chaleur/électricité ;
.
20. La PAC est une source propre pour l'environnement et la solution aux problèmes qui
sont liés aux énergie fossiles.
Soit 90% de ces énergies sont utilise pour la production du dihydrogène.
Résoudre plusieurs problèmes de coût de stockage du d‘hydrogène et d'énergie
produite.
Conclusion
20
On va commencer par une petit introduction depuis une présentation générale de la PAC et par suite on va voir la technique de fonctionnement de la PAC et après on va citer quelque avantages
Cependant,
Il existe différents types de piles à combustible qui se différencient essentiellement par la nature de l'électrolyte utilisé et par la température de fonctionnement :
Il existe différents types de piles à combustible qui se différencient essentiellement par la nature de l'électrolyte utilisé et par la température de fonctionnement :
Tableau I.1 : Caractéristiques des différentes piles à combustible
La PAC est constitué de plusieurs cellule. Chaqu’une se compose d'une cathode et anode séparés par un électrolyte. Qui sont répéter et connecté en série pour augmenter la puissance électrique.
La PAC est constitué de plusieurs cellule. Chaqu’une se compose d'une cathode et anode séparés par un électrolyte. Qui sont répéter et connecté en série pour augmenter la puissance électrique.
pile à membrane échangeuse de protons. Elle possède une cathode et une anode séparées par une membrane poreuse hydratée servant d’électrolyte.
. Le platine joueun rôle de catalyseur dans la réaction.
La pile à combustible fonctionne sur le mécanisme de l'oxydoréduction. Elle comporte deux électrodes : une anode oxydante et une cathode réductrice, séparées d'un électrolyte central par des catalyseurs. Liquide ou solide, le matériau conducteur de l'électrolyte permet de maîtriser le passage des électrons.
IL EXITE PLUSIEURS FACTEUR QUI INFLUENCENT SUE LENERGIE DE LA PAC PARMI C’EST FACTEUR ON TROUVE PREMIÈREMENT
IL EXITE PLUSIEURS FACTEUR QUI INFLUENCENT SUE LENERGIE DE LA PAC PARMI C’EST FACTEUR ON TROUVE PREMIÈREMENT
Les potentiels de polarisation d’une pile à combustible représentent les pertes de tension engendrées par les irréversibilités du système.
La figure Ⅱ.4 montre l’évolution de la tension réelle U d’une pile de type PEM en fonction de la densité de courant j
La figure Ⅱ.4 montre l’évolution de la tension réelle U d’une pile de type PEM en fonction de la densité de courant j
Ηact d’activation correspondent à l’énergie nécessaire pour démarrer les réactions et dépasser leur «barrière» d’activation.
ηconc ont pour origine la baisse de concentration des réactifs sur la surface des électrodes.
Le pile a combustible est utilize dans different demaine parmi lequelle on a