Etude du transport de l'eau dans les membranes Nafion des piles à combustible - Université de Lorraine Accéder directement au contenu
Mémoire / Rapport De Stage Année : 2013

Water transport study within PEMFC fuel cell's membranes : electro-osmosis and back diffusion

Etude du transport de l'eau dans les membranes Nafion des piles à combustible

Résumé

Proton exchange membrane fuel cells use a polymer membrane, which materialize the electrolyte. In order to obtain good performances, the water content of this polymer membrane must be under control. Water transport in the membrane is controlled by two flows : the electro-osmotic flow, induced by the proton flow, drags water molecules from anode to cathode, and back diffusion, which during normal operation enable water molecules to move from cathode to anode due to a water concentration gradient (water accumulation at cathode). The electro-osmotic flow, proportional to the cell's current, can be characterized by a coefficient. This work's aim consisted in experimental determination of electro-osmotic coefficient using the "?proton pump" mode with an instrumented fuel cell. A model has been built in order to obtain experimentally the electro-osmotic drag coefficient. It has been noticed that the electro-osmotic drag coefficient determination is strongly related to the electroosmotic flow evaluation accuracy. To improve the results, several experiments were performed in order to reduce the back diffusion flow over the electro-osmotic flow.
Les piles à combustibles PEMFC comportent une membrane polymère, qui assure le rôle d'électrolyte. Afin de garantir des performances optimales, il est nécessaire de contrôler la teneur en eau de cette membrane. Le transport de l'eau dans la membrane dépend de deux phénomènes : le flux électroosmotique, induit par le flux de protons, véhiculant les molécules d'eau de l'anode vers la cathode et le flux diffusif, allant en fonctionnement normal de la cathode vers l'anode en raison du gradient de concentration (accumulation d'eau à la cathode). Le flux électro-osmotique, proportionnel au courant traversant la pile, peut donc être caractérisé par un coefficient. L'objectif de ce travail a donc consisté à déterminer expérimentalement ce coefficient à l'aide d'une pile instrumentalisée fonctionnant en mode « pompe à protons ». Un modèle d'inversion a été développé afin d'obtenir le coefficient électro-osmotique à partir de mesures. Il a été constaté que la précision d'évaluation du flux diffusif impacte fortement la détermination du coefficient électro-osmotique. Des essais visant à réduire l'intensité du flux diffusif devant celle du flux électro-osmotique ont été réalisés afin d'améliorer la précision des résultats.
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

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hal-01860633 , version 1 (23-08-2018)

Identifiants

  • HAL Id : hal-01860633 , version 1

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Citer

Pierre Morosini. Etude du transport de l'eau dans les membranes Nafion des piles à combustible. Génie des procédés. 2013. ⟨hal-01860633⟩
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