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Séminaire
Performance des piles à combustible à hydrogène par optimisation de forme du domaine poreux
Arian NOVRUZI
Département de mathématiques et de statistique - Université d'Ottawa
L'essentiel des piles à combustible à hydrogène (PaH) consiste en une réaction chimique qui produit du courant électrique, de la chaleur et de l'eau. Les PaH consistent en une membrane (M), qui est sandwichée entre deux couches catalytiques (CC). Suite à chaque CC se situe une couche poreuse (CP). Chaque CP est voisine à un canal. L'oxygène soufflée dans le canal, cotée cathode, se diffuse à travers la CP. L'hydrogène, qui traverse l'autre canal, dans l'anode, se diffuse et en contact avec la CC, se disout en iones et électrons. Puisque les électrons ne peuvent pas traverser la CC, ils joignent les atomes de l'oxygène à travers un circuit, en produisant du courant et en ionisant l'oxygène. Les iones de l'hydrogène traversent la CC et la M, et se dirigent vers la CC de la cathode, entrent en réaction avec les iones de l'oxygène, et produisent de l'eau et de la chaleur. Les équations gouvernant la dynamique des fluides dans les PaH contiennent les équations de Naviers-Stokes,la loi de Darcy et les équations de conservation de l'énergie et de masse . On présentera des résultats numériqes de la dynamiques des fluides, dans le cas dit ``sec'' (la phase l'eau n'est pas considérée). Dans les PaH il est souhaitable d'avoir un courant plat, parce que ceci permet d'avoir une distribution uniforme de la temperature dans la M, ce qui prolonge la vie de la M. Ceci dépend fortement de flux de l'oxygène et de l'hydrogène à travers les CP. Il est possible de contrôler la distribution du courant par plusieurs contrôles (coefficient de transmission canal/CP, forme des canaux, ``coefficient'' de perméabilité,...). Ici on va considérer le coefficient de transmission canal/CP, ce qui constitue un excellent problème de formes. Il se trouve que le coefficient de transmission canal/CP dépend de la matrice de la CP. On va présenter quelques résultats numériques qui donnent la forme des pores de la CP. La forme des pores de la CP minimise une certaine fonctionnelle de forme sous la contrainte que la mesure et le coefficient de transmission sont données.
Date: 2004-03-19 à 05:30
Endroit: Local 2546, pavillon Adrien-Pouliot