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
cationique. Aux électrodes se produisent les réactions électrochimiques : l’oxydation à
l’anode et la réduction à la cathode. Ces réactions sont très lentes et nécessitent donc une
température élevée ou la présence d’un catalyseur, ici le platine. Il semble important de noter
que la quantité de platine nécessaire aux réactions n’est pas équivalente pour les deux
électrodes : en effet, la réaction d’oxydation de l’hydrogène est plus rapide que la réduction
de l’oxygène. Donc la cathode présente un plus fort taux de platine. La teneur de platine varie
donc de 0,1 mg à un 1 mg.cm-² d’électrode. Les électrodes peuvent subir des frittages
progressifs du fait de la présence de monoxyde de carbone et de soufre. La puissance d’une
électrode est de 500 mW.cm-².
Les réactions à l’anode sont :
2 Pt + H2 ↔ 2 PtH
PtH + H2O ↔ Pt + H3O + + e -
Les réactions à la cathode sont plus complexes :
O2 + 4H + + 4 e - ↔2H2O
O2 + 2H + + 2 e - ↔ H2O2
H2O2 + 2H + + 2 e - ↔ 2H2O
Pt + O2 ↔ PtO2
PtO2 + H + + e - ↔ PtO2H
PtO2H + 3H + + 3 e - ↔ 2H2O + Pt
Le backings ou couches de diffusion
Il s’agit de matériaux poreux, la plupart de temps du graphite. Cette couche permet la
diffusion des gaz qui entrent en contact avec la surface des électrodes plaquées sur la
membrane, du fait de leur dispersion et le transfert des électrons de l’anode vers la cathode.
Les plaques bipolaires
Ces plaques sont composées de graphite imprégné de résine phénolique et leur épaisseur
est de l’ordre du millimètre. Ces plaques sont appelées bipolaires car elles sont situées entre
l’anode d’une cellule et la cathode de la cellule suivante. Les plaques situées à l’extrémité de
la pile sont elles appelées plaques terminales. Ces plaques ont un rôle de distribution du gaz,
de collecteur d’électrons et d’évacuation de l’eau formée. En ce qui concerne la distribution
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