RAPPORT - Prebat 2

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7. La recherche sur la pile à combustible
La pile à combustible est couramment assimilée à un système inverse
d’une électrolyse, assurant une production d’électricité à partir d’hydrogène et
d’oxygène, avec de la vapeur d’eau comme seul résidu. En fait, il s’agit d’un
dispositif plus général étendant le principe de la pile électrique.
Une pile électrique exploite la différence d’appétence pour les électrons
entre deux matériaux (différence de potentiel d’oxydo-réduction) : l’un formant
« l’anode » perd facilement ses électrons, tandis que l’autre constituant « la
cathode » est au contraire avide d’électrons ; tout circuit venant relier ces deux
électrodes est parcouru par un courant électrique correspondant au flux spontané
d’électrons créée par cette différence d’appétence. Mais ce courant est produit au
prix d’une dissolution progressive de l’anode, car la perte d’électrons transforme
le matériau d’origine en ions diffusant dans la solution (l’électrolyte) où ce
matériau est immergé ; la pile s’arrête lorsque la dissociation entre électrons et
ions ne peut plus s’effectuer, faute de matériau à l’anode.
PRINCIPE D’UNE PILE À COMBUSTIBLE (PEMFC)
Source : LEMTA 1
Schématiquement, le principe de la pile à combustible consiste à utiliser
une anode pouvant se reconstituer grâce à un apport extérieur de matériau. En
l’occurrence, ce matériau est, dans la plupart des cas, du gaz hydrogène H 2 ,
libérant des électrons et des ions H+. Mais on peut concevoir aussi des piles à
combustible alimentées par d’autres gaz ou liquides.
La pile à combustible ne constitue pas en elle-même une source d’énergie ;
c’est un convertisseur d’énergie : elle permet de récupérer sous forme d’électricité
une partie de l’énergie qu’il a fallu mobiliser pour produire le combustible.
La technologie de la pile à combustible comporte de nombreuses
déclinaisons selon le type d'électrolyte utilisé et la température de fonctionnement.
1 Laboratoire d’énergétique et de mécanique théorique et appliquée (Nancy)