Cette séance présente une introduction aux piles à combustible, considérées comme des composants énergétiques destinés à être intégrés dans des systèmes variés plus complexes.
Pour plus de compléments sur les piles à combustible, on pourra se référer au lien ci-dessous, qui propose le téléchargement de nombreuses fiches techniques et documents intéressants :
Après quelques généralités, nous nous intéresserons à la pile à combustible à oxyde solide à haute température, dite SOFC, alimentée en hydrogène pur, en utilisant un modèle très simple à deux paramètres. Nous montrerons comment établir le bilan des espèces et celui des énergies mises en jeu. Nous introduirons ensuite la pile à combustible à membrane échangeuse de protons à basse température, dite PEMFC.
Les modèles que nous présenterons dans cette séance n’admettent que de l’hydrogène pur comme combustible. Dans la réalité, il est très rare que l’on dispose d’hydrogène : il faut le produire à partir d’un autre combustible. Cette opération est appelée reformage.
L’équation de base du reformage d’un combustible comme le méthane est la suivante :
CH4 + H2O→ CO + 3 H2(ΔH = 206 140 kJ/kmol)
Elle permet de convertir le combustible en hydrogène, mais nécessite de l’eau et un apport de chaleur, et produit du monoxyde de carbone, qui constitue un poison pour certaines piles à combustible comme les PEMFC, pour lesquelles il est alors nécessaire de convertir aussi le CO.
Ces questions font l’objet de la séance S64 à laquelle nous vous renvoyons si ce sujet vous intéresse.
(Séance réalisée le 28/10/10 par Renaud Gicquel)