Intégration des paramètres spatio-temporels et des risques d ...

tel-00783708, version 1 - 1 Feb 2013
Intégration des paramètres spatio-temporels et des risques d'accident à l'Analyse du Cycle de Vie
1.2.8.1 Le principe de fonctionnement
La pile est généralement composée de trois éléments : deux électrodes (une anode et
une cathode) séparées par un électrolyte (une membrane). Le principe de la pile à combustible
a été découvert en 1839 par un chimiste suisse Christian Friedrich Schönbein. Le principe de
fonctionnement est assez simple : de l’hydrogène gazeux est introduit à l’anode où un
catalyseur permet de dissocier les noyaux H + et les électrons e - . Les électrons circulent sur un
circuit externe alors que les protons traversent l’électrolyte jusqu’à la cathode. A la cathode,
de l’oxygène gazeux est introduit et grâce à la présence d’un catalyseur, les protons, les
molécules d’oxygène et les électrons réagissent et produisent simultanément de l’eau, de la
chaleur et de l’électricité.
Il y a différents types d’électrolytes : les acides et les basiques. Des réactions différentes
permettent de les distinguer :
à l’anode : il y a oxydation de l’hydrogène
H2 ↔ 2 H + + 2 e - pour l’électrolyte acide
H2 + 2 OH - ↔ 2 H2O + 2 e - pour l’électrolyte basique
à la cathode : il y a réduction de l’oxygène
½ O2 + 2 H + + 2e - ↔ H2O pour l’électrolyte acide
½ O2 + H2O + 2e - ↔ 2 OH - pour l’électrolyte basique
Finalement est obtenu :
H2 + ½ O2 ↔ H2O avec ΔH = - 237 à - 229 kJ.mol -1 selon que l’eau obtenue est liquide ou
vapeur.
Les piles sont classées par type d’électrolyte correspondant souvent aux températures
de fonctionnement [MOSDALE, 2003] (cf. tableau 1.4).
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