L’électrolyse de la vapeur d’eau à haute température et pression est un procédé très étudié actuellement vu la perspective prochaine d’utilisation d’hydrogène pur comme combustible et la possibilité d’utiliser la chaleur rémanente des centrales nucléaires pour un procédé électrolytique qui se veut plus performant et économique que l’électrolyse classique. Cette modélisation est assez complexe car elle implique le couplage d’un ensemble d’équations qui ne sont pas triviales :
- Conservation de l’énergie dans les cermets : conduction, convection, effet Joule, thermochimie,
- Cinétique réactionnelle au niveau des points triples : équation de Butler Volmer généralisé,
- Transport de la quantité de mouvement : équations de Brinkman,
- Transport des espèces dans le fluide : Dusty Gas Model,
- Transport d’espèces chargées dans les conducteurs : Loi d’Ohm
- Prise en compte des gaz réels à travers les coefficients de compressibilité.
Les résultats obtenus un modèle développé sous Comsol Multiphysics permettent d’établir comment certaines conditions d’opération peuvent avoir une influence déterminante sur l’efficacité de l’électrolyseur. Par exemple nous avons pu déterminer l’importance de la rétrodiffusion de l’oxygène et donc une polarisation de concentration si le débit de vapeur d’eau fourni au niveau de la cathode est trop faible (nombre de Peclet inferieur à 1).
