Piles à combustible

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Extrait

Piles à combustible (fiche - Terminale S)

Objectifs Présenter les piles à combustibles, déjà évoquées e n Première S. Préciser le fonctionnement de ces appareils. Présenter leurs avantages/ inconvénients. Indiquer les pistes de recherche actuelles afin de développer et perfectionner la technologie des piles à combustibles. 1. Présentation générale Une pile à combustible assure la conversion d’énerg ie :chimique→électrique + thermique.

Comme une pile électrique classique, elleproduit du courant électrique continu. Cependant, la pile à combustible n'utilise pas des couples rédox métalliques, mais un combustible, et uncomburant(le dioxygène). Intérêt: le combustible est plus abondant et est moins polluant que les couples rédo x utilisés dans une pile.

D’un point de vue chimique, la réaction globale aya nt lieu au sein de la pile à combustible s’écrit souvent comme celle d’une combu stion.

Historiquement, la première pile à combustible data nt de 1839 a été inventée par William Robert Grove. Dès 1932, ses travaux furent repris par Francis Thomas Bacon, qui mit au point les premiers prototypes depiles à dihydrogènecapables de produire une énergie électrique. Les premières utilisations concrètes concernent lesmissions spatialesdont Apollo, Gemini, et les navettes spatiales. Plus récemment, les piles à combustible ont connu un regain d’intérêt et ont été perfectionnées.

Les piles à combustible sont constituées d’un assem blage decellules électrochimiques, d’où l’appellation « pile ». La tension aux borne s d’une cellule est souvent de l’ordre de 0,7 V. L’association d’un certain nombre de cellules permet d’obtenir des tensions et courants électriques adap tés aux besoins. Certains types de piles sont capables de délivrer des puissances élec triques conséquentes, de l’ordre du mégaWatt ( ).

Le combustible et le comburant sont apportés aux ce llules en continu, mais ces dernièresne stockent pas les réactifs. Pour exprimer ledébit d’alimentationen gaz d’une pile à combustible, on peut raisonner en , où le N signifie que l’on se place dans des conditions « normales » de mesure du volum e du gaz (à 0 °C et sous une pression de 1,013 bar). 2. Pile à combustible à hydrogène Lespiles à combustibles à dihydrogènesont les plus répandues. Il existe principalement deux types de piles à hydrogène : a. Pile à combustible à membrane d'échange de proto ns