Fiche n°3 : Le principe d’une pile à combustible (PAC)
L’hydrogène peut être utilisé dans des piles à combustibles pour produire de l’électricité,
par exemple dans un véhicule. Mais au fait…
C'EST QUOI UNE PILE À COMBUSTIBLE ?
UNE PILE À COMBUSTIBLE, C'EST :
Une boite magique qui transforme l’hydrogène et l’oxygène en courant électrique !
Oui…non… enfin, pas tout à fait. Une pile à combustible permet effectivement de produire du courant électrique à partir d’hydrogène et d’oxygène. Mais cela n’a rien de magique ! Voyons voir comment fonctionne une pile échangeuse de proton (PEM).
Voyons tout d’abord de quoi elles sont faites. Une telle pile à combustible a plusieurs couches : au milieu, une membrane ou un liquide électrolyte qui sépare deux électrodes, l’anode et la cathode, le tout étant comprimé dans des plaques de circulation des fluides.
L’hydrogène peut circuler dans les petits canaux d’une plaque, et l’oxygène par l’autre plaque. La membrane du milieu elle, a un secret… elle laisse passer les protons, mais pas les électrons.
L’hydrogène gazeux arrive par les petits canaux de la plaque extérieure. Arrivé à l’anode, le pouvoir catalyseur de cette dernière le brise en deux. Deux protons et deux électrons sont formés. Les protons naviguent à travers la membrane de l’autre coté, où ils vont se fixer sur l’oxygène pour former… de l’eau !
Les électrons eux, ne peuvent pas passer, vous vous rappelez ? Ils vont devoir prendre un autre chemin pour rejoindre l’autre côté. C’est ce flux d’électron qui produit un courant électrique qu’on va pouvoir utiliser pour alimenter un moteur électrique pour toute autre application.
IL NE FAUT PAS OUBLIER DE PRÉCISER QUE PLUSIEURS TYPES DE PILE À COMBUSTIBLE EXISTENT.
IL Y A NOTAMMENT :
PEMFC
les piles à membranes
échangeuses de protons
(Proton Exchange Membrane Fuel Cells)
AFC
les piles alcalines
(Alkaline Fuel Cells)
SOFC
les piles à oxyde solide
(Solid Oxide Fuel Cell).
Température de fonctionnement - rendement - maturité technologique - déploiement :
… mais ce ne sont que les principales, il y a également les MCFC (Molten Carbonate Fuel Cell), les PAFC (Phosphoric Acid Fuel Cells)…
LES PRINCIPALES DIFFÉRENCES
Chaque technologie a ses avantages et inconvénients.
Les piles PEM sont très adaptés pour les applications de mobilité. Elles sont légères, efficaces, et réactives.
Les piles alcalines sont les plus matures, elles sont même servi à la NASA dans le Space Shuttle ! Mais perdent du terrain face aux piles PEM, la concurrence est rude…
Les SOFC quant à elles ont un excellent rendement, mais nécessitent des hautes températures. Elles conviennent bien aux applications de forte puissance.
