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17 Nov
17/11/2017 09:30

Research

Soutenance de thèse : Agathe PAITIER

Etude de la mise à l'échelle des Piles à Combustible Microbiennes : collecteurs de courant et hydrodynamique

Doctorante : Agathe PAITIER

Laboratoire INSA : Ampère
Ecole doctorale : ED160 : Electronique, Electrotechnique, automatique (EEA)

Les problématiques environnementales et économiques encouragent le développement d’énergies renouvelables est nécessaire et de nouvelles technologies alternatives comptent tirer profit de sources d’énergie négligées. Le potentiel énergétique des eaux usées peut être exploité par de nouvelles technologies telles que les piles à combustible microbiennes (PACM). Ces piles, pouvant produire de l’électricité à partir d’eaux usées, montrent un rendement énergétique intéressant à petite échelle. Toutefois, leur efficacité diminue de manière drastique lorsque leur taille augmente, ce qui empêche leur application industrielle. Ces travaux de thèse visent à identifier certains verrous de ce changement d’échelle et à proposer de nouvelles directions pour leur optimisation.

Une première partie de l’étude s’est intéressée à l’influence des collecteurs de courant anodiques sur les performances électriques et sur le développement du biofilm électroactif. Nous avons émis l’hypothèse qu’à grande échelle, les collecteurs de courant peuvent être un élément limitant à la production d’électricité. Pour vérifier cette hypothèse, quatre PACM avec une anode de 490cm² connectée de différentes manières ont été étudiées. L’augmentation du nombre de collecteurs a permis une hausse de la puissance produite par les PACM. Le gradient de potentiel formé par la disposition des collecteurs a influencé la structure microbiologique du biofilm.

La suite du travail s’est attachée à considérer les PACM comme des bioréacteurs et à prendre en compte différents aspects physiques, notamment l’aspect hydrodynamique, afin de modéliser leur fonctionnement. Pour cela, trois PACM de volumes différents ont été mises en œuvre et testées à différents débits. Les données de configuration, d’opération et de performances de ces piles ont permis de construire deux modèles statistiques de régression linéaire multiple prédisant la valeur de puissance maximale et ont montré que la puissance maximale produite était principalement corrélée à la vitesse de l’électrolyte et à la contrainte de cisaillement qu’il applique à l’anode.

Additional informations

  • Amphithéâtre 203 (bâtiment W1) (Ecully)

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