1. Approvisionnement en hydrogène et en oxygène :
- L'hydrogène (H2) est fourni à l'anode de la pile à combustible, tandis que l'oxygène (O2) est fourni à la cathode. Ces gaz sont généralement fournis par des réservoirs externes ou des reformeurs qui extraient l'hydrogène de carburants tels que le gaz naturel ou le méthanol.
2. Réaction anodique (oxydation de l'hydrogène) :
- A l'anode, les molécules d'hydrogène sont divisées en protons (H+) et électrons (e-). Cette réaction est catalysée par un catalyseur, généralement constitué de platine ou d'un alliage à base de platine.
- La réaction chimique à l'anode est :
2H2 → 4H+ + 4e-
3. Membrane échangeuse de protons (PEM) :
- Entre l'anode et la cathode se trouve une membrane échangeuse de protons (PEM). Le PEM est un électrolyte solide qui laisse passer les protons mais bloque le flux des électrons.
4. Réaction cathodique (réduction de l'oxygène) :
- A la cathode, les molécules d'oxygène se combinent aux protons et aux électrons pour former de l'eau (H2O). Cette réaction est également catalysée par un catalyseur, généralement constitué de platine ou d'un alliage à base de platine.
- La réaction chimique à la cathode est :
O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O
5. Circuit électrique :
- Les électrons produits à l'anode circulent dans un circuit externe, créant un courant électrique. Le flux d’électrons est dirigé pour alimenter des appareils ou charger des batteries.
6. Production d'eau et de chaleur :
- En tant que sous-produit des réactions à l'anode et à la cathode, de l'eau est produite. De plus, une certaine chaleur est également générée par les réactions électrochimiques dans la pile à combustible.
La réaction globale dans une pile à combustible à hydrogène peut être représentée comme suit :
2H2 + O2 → 2H2O + Chaleur + Énergie électrique
Les piles à combustible à hydrogène fonctionnent en continu tant qu’il y a un approvisionnement en hydrogène et en oxygène. Ils produisent de l’électricité par des réactions électrochimiques, avec de l’eau et de la chaleur comme principaux sous-produits. L’efficacité des piles à combustible à hydrogène peut être assez élevée, ce qui en fait une technologie prometteuse pour diverses applications, notamment les transports, la production d’électricité et les appareils portables.
