Les piles à combustibles

Qu'est ce qu'une pile à combustible?

Une pile à combustible est un générateur de courant qui transforme l'énergie d'une réaction chimique en courant électrique de façon continue. Cette réaction est l'oxydation sur une électrode d'un combustile réducteur (par exemple l'hydrogène) couplée à la réduction sur une autre électrode d'un oxydant, tel que l'oxygène de l'air. Comme toutes les autres piles, elle possède une cathode et une anode et consomme son oxydant (ici le dioxygène) et son réducteur (ici le dihydrogène). Elle continue de fonctionner tant qu'elle est approvisionnée en dihydrogène et dioxygène.

 

- Une oxydation a lieu sur l'anode : H2 → 2H+ + 2e-

- 2 électrons apparaissent sur chaque molécule de dihydrogène.

- L'ion H+ passe de l'anode à la cathode et provoque un courant électrique par transfert d'électrons.

- Les ions H+ sont consommés sur la cathode suivant la réaction de réduction: O2 + 4H +  2H2O

Quels intérêts pourraient présenter les piles à combustible pour les avions?

Aujourd'hui, des tests sont effectués sur des avions pour essayer de les faire voler grâce à un dispositif de batterie hybride lithium-ion avec une pile à combustible. L'hydrogène, combiné à de l'oxygène de l'air ambiant ne produit pas d'émissions de CO2 ni autres gaz polluants et les nuisances sonores de l'avion sont amoindries. Le véritable gain d'une pile à combustible réside dans le faible poids du système qui l'intègre: il est plus léger, ce qui contribue à diminuer la masse de l'avion et donc la consommation de carburant. Mais pour l'instant, faire voler un avion avec des piles à combustibles n'est pas envisageable car elle possède encore de nombreux inconvénients.

Image d'une pile à combustible

Quels sont les inconvénients de la pile à combustible?

Tout d'abord, si l'hydrogène était  amené à se répandre, son utilisation en grande quantité poserait problème. En effet, il n’est pas disponible seul sur Terre. Il se trouve dans l’eau oxygénée, l’ammoniaque. Il faut donc réaliser une électrolyse de l'eau  pour le produire et ce n'est pas encore une méthode répandue. Second problème:  le stockage. L'hydrogène est un gaz, il est donc difficile de le contenir et de le transporter. Un autre risque lié à l'utilisation de l'hydrogène est le risque d'explosion, en effet, c'est un gaz hautement inflammable. En ce qui conserne la pile, pour la produire à grande échelle, il faut une autre source d'énergie, soit du pétrole, du gaz ou du charbon, soit de l'énergie nucléaire, ce qui rend son bilan environnemental nettement plus mauvais que celui du kérosène. Par ailleurs, pour réaliser la pile, il faut du platine, un métal encore plus rare et plus cher que l'or.

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