24 - LES PILES À COMBUSTIBLE
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avec :
E eq la force électromotrice de la pile à l’équilibre
n
le nombre d’électrons échangés dans la réaction électrochimique
F
la quantité d’électricité associée à une mole (un FARADAY)
Dans le cas de la pile hydrogène/oxygène (la plus répandue, voir figure 24.1), on a :
ΔG = – 237 kJ/mole H 2
à 25°C
Soit, à l’équilibre, une tension aux bornes de la pile : E eq = – ΔG/nF = 1,23 V.
A l’anode, on réalise l’oxydation de l’hydrogène, selon la réaction (pour une pile
acide) :
H 2 ö 2H
+ + 2e
–
A la cathode, on réalise la réduction de l’oxygène, selon la réaction :
1
2 2
2
2
2
O
H
e
HO
+
+
+
–
ö
L’anode et la cathode sont séparées par un électrolyte, conducteur pour les protons
et non-conducteur pour les électrons qui transitent donc par la charge extérieure.
LA COURBE COURANT/TENSION, OU COURBE DE POLARISATION
1
0,8
0,6
0,4
0,2
1,2
0,6
0
0,5
0,4
0,3
0,2
I N
V N
P N
η N
0,1
80
70
60
50
40
30
0
2 0
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
courant (A/cm
2 )
tension (V)
rendement (η%)
puissance (W/cm 2 )
P
V
η
24.2 - Caractéristiques électriques d’une cellule hydrogène/oxygène de type PEM
Le courant et la tension de la pile varient selon la charge électrique et leurs points
représentatifs restent sur la courbe de polarisation, indiquée V sur la figure 24.2.
Cette courbe part du point d’ordonnée 1,23 V, à l’équilibre, c’est-à-dire à courant
nul. A partir de cette courbe, on peut aussi tracer la courbe de puissance (P = U.I).