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Numéro 02

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Etude numérique de la cellule photovoltaïque organique MPP/ZnPc

Dans le domaine des nouvelles technologies pour l’énergie, le solaire
photovoltaïque organique est en train de devenir un axe de développement
industriellement important. Dans ce contexte, une recherche de base est indispensable
pour valider et démontrer l’intérêt d’une filière plastique par un abaissement décisif des
coûts. Cette étude utilise une méthode de calcul du photocourant délivré par la cellule
solaire organique bicouche MPP/ZnPc à partir des équations de continuité et des
courants par analogie aux phénomènes de transport des charges, selon le modèle d’une
hétérojonction n/p. La génération principale du photocourant est localisée dans la zone
active, une région très fine par rapport aux épaisseurs des couches, donneur et accepteur.
Donc les excitons ne peuvent se dissocier qu’à l’interface MPP/ZnPc, alors que la zone
d’absorption est considérablement plus grande que la longueur de diffusion. Les
caractéristiques de cette structure sont calculées par la simulation de l’équation I-V, sous
l’illumination AM1.5. L’insertion de la couche composite C60 et ZnPc à l’interface de
MPP et ZnPc permet d’améliorer les performances de la cellule par une augmentation du
photocourant de la valeur 2.6 mA/cm2 à 5.3 mA/cm2 et le rendement passe de 0.72 % à
1.49 %.



Réponse dynamique d’un lit fixe pour le stockage de l’énergie

L’objectif de ce travail est d’étudier expérimentalement et numériquement les
performances transitoires d’un lit fixe rempli de sphères uniformes, disposées au hasard
et contenant chacune un matériau à changement de phase, ‘MCP’. Un modèle théorique
bidimensionnel à deux phases séparées est appliqué. Considérant à la fois les dispersions
thermiques axiales et radiales, ce modèle est résolu par une méthode implicite aux
différences finies. Il a permis de prédire la distribution de la température du fluide et du
matériau fusible le long du lit dans les deux modes de stockage et de récupération de la
chaleur et pour un large domaine de nombres de Reynolds.



Energy and exergy efficiency of a daily heat storage unit for buildings heating

Au sein du Laboratoire Maîtrise des Technologies de l’Energie (LMTE, Borj
Cedria), nous avons conçu et construit un système de stockage de l’énergie thermique
d’origine solaire. Ce système de stockage est constitué par (i) une cuve en bois de
capacité égale à 5 m3 (5 m x 1 m x 1 m), (ii) un capteur solaire, de 5 m2 de surface de
captation orienté vers le sud et monté à un angle de 37° par rapport à l’horizontal et (iii)
un échangeur de chaleur sous forme capillaire fabriqué en polypropylène enterré à 40 cm
de profondeur à l’intérieur de la cuve et connecté au capteur solaire. La circulation de
l’eau chaude entre le capteur solaire et l’échangeur enterré permet de chauffer le sable
contenu dans la cuve et de stocker ainsi de l’énergie thermique sous forme de chaleur
sensible. Pour évaluer les performances thermiques du système de stockage de l’énergie
solaire pendant la phase du stockage (pendant le jour) et pendant la phase de déstockage
(pendant la nuit), une étude énergétique et exergétique a été effectuée. Les résultats ont
montré que pendant la période du stockage, le taux journalier moyen d’énergie thermique
et exergétique stockée dans le système de stockage varient de 400 à 2.8 kW,
respectivement. Les résultats ont aussi montré que, pendant la phase de stockage,
l’efficacité énergétique et exergétique sont respectivement égales à 32 % et 22 %. D’autre
part, pendant la phase de déstockage, les taux journaliers moyens de l’énergie et de
l’exergie récupérée de l’unité de stockage sont respectivement 2 kW et 2.5 kW. L’énergie
thermique récupérée de l’unité du stockage a été comparée à l’énergie thermique
nécessaire au chauffage de l’air dans une salle (4 m x 3 m x 3 m). Les résultats ont montré que le système de stockage permet de couvrir près de 30 % des besoins
thermiques en chauffage de la salle pendant la nuit.



Modélisation d’une électrolyse d’eau à membrane polymère pour la production d’hydrogène

La simulation numérique permet de réduire le coût de développement d’un
nouveau matériel. L’objectif de notre travail est de créer un modèle numérique
représentatif du fonctionnement d’une cellule d’électrolyse à membrane polymère PEM.
Nous avons utilisé un prototype expérimental pour déterminer certains paramètres de ce
modèle. L’influence de la température de la cellule sur les performances électriques est
aussi être étudiée, afin de connaître les performances de la cellule dans la gamme de
température d’utilisation. Pour améliorer les performances de l’électrolyse, nous avons
étudié l’influence des différents paramètres sur le comportement de l’électrolyse.



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