Fiche n°3 : Fonctionnement d’une Pile à Combustible (PAC)

L’hydrogène peut être utilisé dans des piles à combustibles pour faire avancer des véhicules ou alimenter un générateur électrique. Mais au fait…

C’est quoi une pile à combustible ?

Une boite magique qui transforme l’hydrogène 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. Mais cela n’a rien de magique! Voyons voir comment cela fonctionne…

Pile a combustible 3

Voyons tout d’abord de quoi elles sont faites.
Une 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.

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, ou 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 produisent un courant électrique qu’on va pouvoir utiliser pour alimenter un moteur électrique ou toute autre application.

Il ne faut pas oublier de préciser que plusieurs types de piles à combustibles existent.
Il y a notamment :

PEMFC

les piles à membranes
échangeuses de protons
(Proton Exchange Membrane Fuel Cells)

AFC

les piles alcalynes
(Alkaline Fuel Cells)

SOFC

les piles à oxyde solide
(Solid Oxide Fuel Cell).

FonctionnementPAC

… mais ce ne sont que les principales, il y a également les MCFC (piles à carbonates fondus), les PAFC (piles à acide phosphorique), …

Chaque technologie a ses avantages et inconvénients. Les piles PEM sont redoutables 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 et souffrent encore de maladie de jeunesse. Elles ont un avenir très prometteur dans les application stationnaires de haute puissance.

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