pile à combustible - chimie.

pile à combustible - chimie. pile à combustible, appareil électrochimique dans lequel l'énergie d'une réaction chimique est directement transformée en électricité. Contrairement aux piles électriques ou aux batteries, une pile à combustible ne se décharge pas ou n'a pas besoin d'être rechargée ; elle fonctionne tant qu'un combustible et un oxydant alimentent la pile en continu, par apport extérieur. Une pile à combustible est constituée d'une anode, alimentée par un combustible, en général l'hydrogène, l'ammoniac ou l'hydrazine, et d'une cathode alimentée par un oxydant, en général, l'air ou l'oxygène. Les deux électrodes sont séparées par un électrolyte conducteur ionique. Pour une pile à hydrogène et à oxygène avec un hydroxyde d'un métal alcalin comme électrolyte, la réaction à l'anode est 2H 2 + 4OH- -> 4H2O + 4e- et la réaction à la cathode, O2 + 2H2O + 4e -> 4OH-. Les électrons générés à l'anode arrivent à la cathode par le circuit externe contenant la charge. Les ions OH- générés à la cathode se dirigent, grâce à l'électrolyte, à l'anode, où ils forment de l'eau en réagissant avec l'hydrogène. La tension de la pile, dans ce cas, est d'environ 1,2 V mais elle diminue lorsque la charge est augmentée. L'eau produite à l'anode doit être constamment soutirée pour que la pile ne soit pas submergée. Les piles à combustible hydrogène-oxygène utilisant des électrolytes à membranes échangeuses d'ions ou à acide phosphorique immobilisé ont trouvé leurs premières applications dans les programmes spatiaux, respectivement, de Gemini et Apollo. Les piles à combustible avec électrolyte à carbonate fondu sont également en développement. L'électrolyte est solide à température ambiante mais liquide, avec l'ion carbonate conducteur, à la température de fonctionnement (de 650° à 800 °C). Ce système présente l'avantage d'utiliser du monoxyde de carbone comme combustible et, par conséquent, les mélanges monoxyde de carbone et hydrogène, tels que ceux produits par la gazéification du charbon, pourraient être utilisés comme combustibles. Les piles à combustible qui utilisent le dioxyde de zirconium comme électrolyte sont l'objet de recherches. Elles sont appelées piles à oxyde solide. Le dioxyde de zirconium devient conducteur à environ 1 000 °C. Les combustibles appropriés comprennent l'hydrogène, le monoxyde de carbone, le méthane ; l'air ou l'oxygène alimentent la cathode. La température élevée de fonctionnement permet d'utiliser directement le méthane, combustible qui ne nécessite pas de catalyseurs au platine, coûteux, à l'anode. Les piles à oxyde solide présentent l'avantage d'être relativement insensibles à la contamination du combustible, comme les dérivés soufrés et azotés qui diminuent les performances des autres systèmes. Les températures relativement élevées de fonctionnement des piles à carbonate fondu et à oxydes solides facilitent l'évacuation de l'eau formée sous forme de vapeur. Dans les piles fonctionnant à des températures moins élevées, une provision d'énergie doit être constituée pour l'évacuation de l'eau formée. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.