Sujet classé B - Stratégies d'utilisation du biohydrogène pour la technologie PEMFC : purification, compression, utilisation directe.

par Konakpo Kamara

Projet de thèse en MEP : Mécanique des fluides Energétique, Procédés

Sous la direction de Jonathan Deseure, Lenka Svecova et de Florence Druart.

Thèses en préparation à l'Université Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production , en partenariat avec Laboratoire d'Electrochimie et de Physico-Chimie des Matériaux et des Interfaces. (laboratoire) depuis le 30-09-2020 .


  • Résumé

    Dans le contexte du développement d'un mix énergétique, plusieurs filières se développent. Ici le projet s'inscrit dans le cadre de la valorisation énergétique de la biomasse en vue de l'exploiter dans les piles à combustible de type PEM. Plusieurs voies de production se développent mais il est nécessaire de définir des solutions viables en analysant la chaine entière de conversion de la production du biogaz à la conversion électrochimique dans la PEMFC. Deux stratégies peuvent donc être envisagées : (1) la consommation directe du biohydrogène par une pile à combustible [8] dans des applications de types stationnaires. La PEMFC est adapté à la nature et la composition de l'hydrogène. (2) la purification de l'hydrogène, issu de la filière bioprocédés, aux normes exigées dans les applications mobilité et son stockage sous pression en vue d'un emploi dans les véhicules par exemple [9]. Notre objectif dans ce travail de thèse sera donc de balayer toutes ces éventualités afin de dessiner les contours d'un système environementalement viable grâce à l'Analyse de Cycle de Vie et la modélisation des procédés [5] [6] [7] (publication en cours sur la modélisation des bioréacteurs [15]). La modélisation des procédés permet de dimensionner les PEMFC et de les adapter à l'usage et à la nature du gaz. Des études de durabilités sont également envisagés pour caractériser l'utilisation de biohydrogène dans ces systèmes PEM. Les performances et le dimensionnement ainsi connus permettent d'alimenter une analyse du cycle de vie du biohydrogène.

  • Titre traduit

    Study of biohydrogen strategies with PEMFC technologies: EHC, Storage, direct electrical conversion.


  • Résumé

    Nowadays, development of renewable energies includes various industrial sectors. The present project is part of the energy recovery from biomass using PEMFC technologies. Many production paths expend, but it is essential to analyses sustainable solutions by scrutinizing the whole conversion chain from the biogas production to electrochemical conversion in the PEMFC. Two strategies shall be investigated: (1) direct consumption of biohydrogen by a fuel cell [8] in stationary applications. PEMFC can be adapted to the nature and composition of hydrogen. (2) the hydrogen purification, from the bioprocesses sector, to the standards required in mobility applications and its storage under pressure for use in vehicles for example [9]. The aim of this Ph.D work will therefore be to screen all possibilities in order to draw the outlines of an sustainable system by using Life Cycle Analysis and modeling of chemical processes [5] [6] [7] (publication under progress about the bioreactor modeling [15]). The modeling can provide the scale up of adapted PEMFCs to the use of the biohydrogen. Durability studies are also planned to improve the PEM systems with biohydrogen. The predicted performances make it possible to feed an analysis of the life cycle of biohydrogen