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Niveau école ingénieur
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Générateur Electrochimique

Posté par
gnaaar
04-11-22 à 22:51

Bonjour,

Afin de me préparer à un examen j'ai essaye de faire cet annale mais je bloque sur certaines partie. L'examen n'est que sur la première partie du l'énoncé.

Enoncé:

Pour les portions sans câblage électrique au lieu d'utiliser des locomotives diesels, des trains à pile à combustible PEMFC (Proton Exchange Membrane fuel Cell) sont mis en place avec un stockage de l'hydrogène sous pression à 450 atm.
Ils doivent avoir une autonomie de 800 km à 140 km/h.
Le stack PEMFC utilisé a les performances représentées sur la figure 1, on suppose que les cellules du stack fonctionne à une tension de 0,7V. Sa consommation moyenne est de 750 Nm3/h d'hydrogène pour délivrer une puissance électrique brute de 1 MW. Le stack est refroidi par un circuit liquide caloporteur.
Il est alimenté en oxygène grâce à l'air ambiant par l'intermédiaire d'un compresseur.
La consommation des auxiliaires représente 15% de la puissance brute fournie par le stack.


Lien du sujet :


Réponses:

1) J'ai naivement répondu que c'était plus écologique puisqu'on ne faisait pas intervenir de produit chimiques particulièrement dangereux.

2) Pour moi la résistance ohmique mesuré correspond a celle des électrodes.

3)  alors la je sèche.


4) le rendement est \rho =\rho (electrique)*\rho (faraday)*\rho (auxilliaire)*\rho (matèriaux)

avec


  [tr]
elec faradayauxmat
115%80%


Je ne trouve pas d'information pour la partie elec, je pense que ca vient d'une incomprehension de la formule de ma part.

5) j'ai posé que si pour 1MW on avait une consommation moyenne de 750 Nm3/h alors on devait avoir cette même consommation multiplié par 4 pour 4MW.  De plus, on souhaite une autonomie de 800 km en allant à 140km/h, en faisant le rapport 800/140 = 5,7h que je multiplie à la consommation moyenne par heure pour avoir la consommation totale qui donne 17,1 kNm3 équivalent à 38m3.

6) en posant Pstack=ncell*U*I*S et en isolant ncell je trouve un totale de 554 cellules pour u=0,7V et i =0,6 A.cm-2.

7) en posant Qth=ncell*I*S*(Eth-Ucell) avec Eth = 1,48 V et Ucell =0,7 V je trouve 103,7 kW ce qui me semble énorme.

8) j'attache l'image suivante afin d'être plus claire, j'ai fait un bilan de masse partiel pour l'eau et le dihydrogène afin de remonter jusqu'à l'humidité relatif.

------------------

***Enoncé recopié migré***

Posté par
gnaaar
re : Générateur Electrochimique 04-11-22 à 22:52

Voici l'image en question, merci d'avance pour vos réponse et bonne soirée.

****image supprimée ****énoncé non conforme ****lire Q05 [lien]

Posté par
gnaaar
re : Générateur Electrochimique 05-11-22 à 14:25

Bonjour, je repost le lien de l'énoncé puisque le sujet fait deux pages A4 avec un graphique mais je rajoute les 5 premières lignes afin d'aider au référencement.

Enoncé

***Replacé sur le sujet initial***

Posté par
gnaaar
re : Générateur Electrochimique 07-11-22 à 12:19

Bonjour,

Je me permet de relancer le sujet. Merci d'avance.

Posté par
mmalou Webmaster
re : Générateur Electrochimique 10-11-22 à 11:29

Un pdf intéressant
pdf
PDF - 842 Ko

Posté par
gbm Webmaster
re : Générateur Electrochimique 10-11-22 à 12:08

Hello,

Les piles à combustibles commencent à être loin de mon domaine de compétence ... Je vais malgré tout te donner quelques "impressions" histoire de relancer le sujet (que d'autres n'hésitent pas à prendre le relai) :

1. J'ai trouvé cet article qui peut aider à répondre à la question, en n'oubliant pas de se baser sur les données de l'énoncé :

2. Cf. p93 de cet thèse :

et page 6 de cet article :

3. Ne faudrait-il pas utiliser :

Citation :
La consommation des auxiliaires représente 15% de la puissance brute fournie par le stack.


En faisant le lien entre puissance électrique brute fournie et la consommation de dihydrogène ?

4. Là tu m'as perdu car tu n'expliques pas ce que tu fais.

Si on revient à la définition globale du rendement de cette pile, c'est :

r = \dfrac{\textrm{énergie utile}}{\textrm{énergie coûteuse}} = \dfrac{\textrm{Puissance nette électrique}}{\textrm{Puissance thermique dissipée au cours de la transformation}}

A décomposer ensuite ... Somme toute il te faut détailler étape par étape ton raisonnement.

5. Ici c'est pareil, attention à la rédaction :

Citation :
j'ai posé que si pour 1MW on avait une consommation moyenne de 750 Nm3/h alors on devait avoir cette même consommation multiplié par 4 pour 4MW. Sur quelle base fondes-tu cette hypothèse ? Sur la définition même d'un stack qui est un empilement de cellules ...

De plus, on souhaite une autonomie de 800 km en allant à 140km/h, en faisant le rapport 800/140 = 5,7h commence toujours par un calcul littéral avec une définition des notations employées, suivie d'une application numérique et d'une conclusion

que je multiplie à la consommation moyenne par heure pour avoir la consommation totale qui donne 17,1 kNm3 équivalent à 38m3 tu ne détailles pas du tout ton raisonnement !


6. Idem ici, raisonnement non expliqué et non détaillé.

7. Idem.

8. On n'a pas le schéma en question.



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