Etude expérimentale et modélisation par approche radiative d'un photoréacteur pour la production d'hydrogène

Résumé : Pour relever le défi énergétique du 21 ième siècle, une solution consiste à mettre au point des procédés solaires de production de vecteurs énergétiques par photosynthèse artificielle permettant la synthèse photo-catalytique de carburants solaires. L’obtention de performances cinétiques et énergétiques élevées pour ces procédés nécessite le développement d’outils de conception optimale tels des modèles de connaissance robustes et prédictifs considérant le transfert de rayonnement comme processus physique contrôlant le procédé à plusieurs échelles. Une chaine prédictive de modélisation, avec ses différents maillons, a donc été développée, mise en œuvre et validée sur une réaction modèle de photo-production d’hydrogène à partir d’une suspension de particules de CdS.Ainsi, à partir de leurs caractéristiques (taille, forme...) et de leurs propriétés optiques, les propriétés radiatives des particules, à savoir sections efficaces d’absorption, de diffusion et fonction de phase ont été calculées au moyen de la théorie de Lorenz-Mie et validées par des mesures de transmission sur un banc optique de précision. Ces paramètres ont ensuite été utilisés comme données d’entrée pour la résolution de l’équation de transfert radiatif, effectuée au moyen de la méthode de Monte Carlo. L’accord entre transmissions prédite et expérimentale, tenant compte éventuellement de la diffusion du rayonnement par les bulles d’hydrogène, est bon dans la bande spectrale absorbée.En parallèle, l’utilisation d’un équipement complet et d’une chaine d’acquisition de mesures autour d’un petit photoréacteur d’étude, pour lequel les densités de flux incidentes ont été validées par actinométrie, a permis d’obtenir des résultats expérimentaux de haute précision en photo-production d’hydrogène. Un premier modèle de couplage thermocinétique original a alors été formulé, validé après identification d’un seul paramètre agrégé, dont la réification sera abordée ultérieurement, et utilisé de façon prédictive avec succès.Ce travail ouvre de très nombreuses perspectives de recherche, il a ainsi permis de vérifier la possible transposition à la photosynthèse artificielle de la chaine prédictive de modélisation multi-échelles et donne des pistes quant à l’optimisation cinétique et énergétique des photo-procédés produisant des carburants solaires.
Type de document :
Thèse
Autre. Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2016. Français. <NNT : 2016CLF22782>
Liste complète des métadonnées


https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01511967
Contributeur : Abes Star <>
Soumis le : vendredi 21 avril 2017 - 19:13:52
Dernière modification le : mardi 25 avril 2017 - 04:19:17

Fichier

DAHI_2016CLF22782.pdf
Version validée par le jury (STAR)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01511967, version 1

Collections

Citation

Ghiles Dahi. Etude expérimentale et modélisation par approche radiative d'un photoréacteur pour la production d'hydrogène. Autre. Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2016. Français. <NNT : 2016CLF22782>. <tel-01511967>

Partager

Métriques

Consultations de
la notice

396

Téléchargements du document

26