Les SOFC comme électrolyseur

GROUPEMENT DE RECHERCHE
CEA - CNRS –EDF - FRAMATOME
1
DTE/SCES/LCEC
ELECTROLYSE HAUTE TEMPERATURE
• Principe de fonctionnement
• Principaux programmes internationaux
• Technologie : comparaison EHT/SOFC
• Bilan actions communes SOFC/SOEC
• Bilan actions spécifiques SOEC

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2
DTE/SCES/LCEC
PRINCIPE DE L’EHT
Electrolyseur SOEC (EHT) Pile SOFC
Electrolyte AnodeCathode
Entrée air
Sortie air
Entrée H2O
Sortie H 2
O2-
H2
e-
e-
O2
H2
e- e-
Electrolyte CathodeAnode
Entrée air
Sortie air
Entrée H2
Sortie H 2O
O2-
H2
e-
e-
O2
H2O
e-
e-
Bilan : H2O→H2+ 1/2 O2H2+ 1/2 O2→H2O
2 e-2 e-
• Réaction strictement inverse
• Conditions semblables (T°, Pression, gaz…)

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DTE/SCES/LCEC
Différents types d’électrolyseurs
−−
−−
+→+
+→
eoxydéecombustiblecombustiblOedépolariséAnode
eOOoxygèneAnode
2:
2
2
1
:
2
2
2
• Inconvénients anode dépolarisée
– Injection d’un gaz à l’anode
– Emission gaz à effet de serre
– craquage déguisé
– études spécifiques (T°, matériau
anode)
• Intérêts anode dépolarisée
– tension électrique
– production H2
– Mise en œuvre matériaux
– Transition vers anode oxygène

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Intérêts de la haute température
• résistances ohmiques
• cinétiques
•Wthet We

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DTE/SCES/LCEC
Points de fonctionnement
• Part de chaleur apportée (fonctionnement allothermique ou autothermique)
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
Densité de courant (A/cm2)
Tension (V)
Autothermique
Allothermique
We
Q
Point de fonctionnement autothermique Dornier
Avantages allothermique Avantages autothermique
- meilleur rendement global
- plus faible coût énergétique
- meilleure utilisation de chaleur haute
température
- mise en œuvre plus simple
- couplage plus simple (presque inexistant)
- besoin de chaleur basse température
- densité de courant élevée