Stockage de l'hydrogène par adsorption sur charbon actif : Etude des effets thermiques lors de la charge dynamique d'un réservoir à lit fixe adsorbant - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2007

Hydrogen storage by adsorption on activated carbon: experimental and numerical study

Stockage de l'hydrogène par adsorption sur charbon actif : Etude des effets thermiques lors de la charge dynamique d'un réservoir à lit fixe adsorbant

Résumé

This work presents an experimental and numerical investigation of the thermal effects occurring during the charge of adsorbent fixed bed tank. The influence of these thermal effects, which result from the exothermal character of the adsorption process and the pressure forces work, on the storage capacity is specially analysed. An experimental setup allowing the dynamic measurements of the temperature and pressure profiles has been used. Then the numerical protocol, with the Fluent software, has been validated by comparison of the simulated pressure, flow rate and temperature fields in the tank with the results obtained from an experimental investigation carried out the dynamic storage. Several predictive simulations have been carried out in order to study the effect of the boundary conditions, as the wall temperature or effective thermal conductivity of the porous bed, on the storage capacity of the reservoir. We searched the optimal geometry of an interbed thermal dissipater for a given industrial tank. To do this we made vary the H/L ratio, which represents the ratio of the height of an elementary stage and the total length of the tank. We could determine an optimal geometry which corresponds to the value 1/3 of the ratio H/L. From this optimum we studied the effect of five additional cooling tubes on the tank storage capacity. The stored mass is 15 % higher than that obtained without these tubes.
Le cadre de cette étude est le stockage de l'hydrogène par adsorption sur charbon actif sous pression à température ambiante. Cette thèse porte sur les effets thermiques intervenant lors des remplissages à l'hydrogène de réservoirs à lit fixe adsorbant. La partie expérimentale a été effectuée au LIMHP et l'étude numérique à l'aide du logiciel Fluent a été menée au LEGI à Grenoble. Un dispositif expérimental permettant la mesure dynamique de champs de températures et de pression a été mis en place. Une étude expérimentale des effets thermiques au sein du lit en fonction du débit et de la température du lit fixe a été faite pour le gaz hydrogène. Une étude comparative a été faite avec l'hélium. Ensuite une validation des simulations, à l'aide du logiciel Fluent, de remplissages de réservoirs à lit fixe adsorbant a été effectuée par comparaisons des résultats expérimentaux et numériques. Puis des simulations prédictives des effets thermiques ont été faites pour différentes valeurs de la conductivité thermique effective du lit, de températures de parois et de température initiale du lit. L'étude de dissipateurs thermiques internes a été menée à l'aide du logiciel Fluent sur des réservoirs de volume plus important en géométrie 3D. L'augmentation de la conductivité effective du lit permet d'améliorer significativement la quantité stockée par adsorption lorsque les températures du gaz entrant et des parois sont relativement basses, de l'ordre de 233 K. L'étude de dissipateur thermique, sous forme de d'empilements de disques, a montré qu'il existe un nombre optimal de disques.
Fichier principal
Vignette du fichier
Guillaume_HERMOSILLA.pdf (3.83 Mo) Télécharger le fichier
Loading...

Dates et versions

tel-00526495 , version 1 (14-10-2010)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00526495 , version 1

Citer

Guillaume Hermosilla-Lara. Stockage de l'hydrogène par adsorption sur charbon actif : Etude des effets thermiques lors de la charge dynamique d'un réservoir à lit fixe adsorbant. Dynamique des Fluides [physics.flu-dyn]. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2007. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00526495⟩
979 Consultations
3959 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More