Modélisation d’un compresseur à hydrogène par adsorption / désorption cyclique sur charbon actif
Giuseppe Sdanghi1, Vincent Nicolas1, Kevin Mozet2, Gaël Maranzana2, Alain Celzard1, Vanessa Fierro1
⋆ : vincent.nicolas@univ-lorraine.fr
1 Institut Jean LAMOUR, Epinal, France
2 Laboratoire d’Energétique et de Mécanique Théorique et Appliquée, Nancy, Université de Lorraine
Mots clés : Simulation numérique ; hydrogène; charbon actif, compresseur thermique
Résumé :
La faisabilité d’un compresseur d’hydrogène non mécanique de 70 MPa basé sur l’adsorption-désorption cyclique sur du charbon actif a été étudiée. Ce type de compresseur présente plusieurs avantages par rapport à un compresseur mécanique traditionnel à hydrogène, tels qu’une conception plus simple et l’absence de composants en mouvement. La compression provient d’un chauffage du système de 77 à 315 K, ce qui permet la désorption de l’hydrogène et l’augmentation de la pression de l’hydrogène. 70 MPa ont été atteints en chargeant en une seule étape l’hydrogène à 8 MPa. Un compresseur à adsorption-désorption pourrait ainsi faire partie d’un système de compression à deux étages, par exemple en aval d’un étage de compression préliminaire ou d’un électrolyseur haute pression et, in fine, pourrait être utilisé dans de petites installations utilisant l’hydrogène comme carburant, par exemple dans une station de ravitaillement en hydrogène.
Le travail présenté ici se concentre sur la modélisation du compresseur et sa validation par comparaison avec le procédé expérimental. La compression de l’hydrogène et la décharge sont simulés par éléments finis. Le réservoir est modélisé par une géométrie 2D axisymétrique en résolvant les équations de la chaleur et de la conservation de la masse d’hydrogène.
Les résultats présentés concerneront la validation du modèle par comparaison aux évolutions expérimentales (température, pression et débit en sortie). En complément, une étude paramétrique sera réalisée sur plusieurs paramètres (coefficient d’échange thermique, conductivité thermique, etc.).
doi : https://doi.org/10.25855/SFT2020-060
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