Pile à combustibleUne pile à combustible est un dispositif de conversion d'énergie qui transforme l'énergie électrochimique d'un combustible en énergie électrique. Elle est appelée pile à combustible car, associée à une batterie, elle produit de l'électricité par électrolyse. Une pile à combustible utilisant l'hydrogène comme combustible est une pile à combustible à hydrogène. Le fonctionnement d'une pile à combustible à hydrogène repose sur l'électrolyse de l'eau, qui produit de l'hydrogène et de l'oxygène. Ce processus de réaction est propre et efficace. Contrairement au cycle de Carnot des moteurs automobiles traditionnels, dont le rendement est de 42 %, la pile à combustible à hydrogène peut atteindre plus de 60 %.
Contrairement aux fusées, les piles à combustible à hydrogène génèrent de l'énergie cinétique grâce à la combustion de l'hydrogène et de l'oxygène, et libèrent l'énergie libre de Gibbs de l'hydrogène par l'intermédiaire de dispositifs catalytiques. L'énergie libre de Gibbs est une forme d'énergie électrochimique qui fait intervenir l'entropie et d'autres théories. Le principe de fonctionnement d'une pile à combustible à hydrogène repose sur la décomposition de l'hydrogène en ions hydrogène (protons) et en électrons par le catalyseur (platine) présent dans l'électrode positive. Les ions hydrogène traversent la membrane échangeuse de protons pour atteindre l'électrode négative, où l'oxygène réagit pour former de l'eau et de la chaleur. Les électrons ainsi produits circulent de l'électrode positive vers l'électrode négative via le circuit externe, générant ainsi de l'énergie électrique.
Dans lepile à combustibleLa réaction entre l'hydrogène et l'oxygène a lieu, et un transfert de charge se produit, générant un courant électrique. Simultanément, l'hydrogène réagit avec l'oxygène pour produire de l'eau.
Au cœur de la technologie d'une pile à combustible, le réacteur repose sur une membrane échangeuse de protons. Les deux faces de cette membrane, proches de la couche catalytique, décomposent l'hydrogène en ions chargés. La molécule d'hydrogène étant petite, les électrons qui la transportent peuvent traverser les minuscules pores de la membrane. Lors de ce passage, les électrons sont arrachés aux molécules, ne laissant que les protons, chargés positivement, atteindre l'autre extrémité de la membrane.
protons d'hydrogèneLes molécules d'hydrogène sont attirées par l'électrode située de l'autre côté du film et se combinent avec les molécules d'oxygène. Les électrodes, de part et d'autre du film, dissocient l'hydrogène en ions hydrogène positifs et en électrons, et l'oxygène en atomes d'oxygène qui capturent des électrons et se transforment en ions oxygène (charge électrique négative). Les électrons créent un courant entre les électrodes, et deux ions hydrogène et un ion oxygène se combinent pour former de l'eau, seul « déchet » de la réaction. En résumé, l'ensemble du processus est un processus de production d'énergie. Au fur et à mesure que la réaction d'oxydation progresse, les électrons sont continuellement transférés pour former le courant nécessaire au fonctionnement du véhicule.
Date de publication : 12 février 2022