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Les piles à combustible qui sont basées sur la technologie PEM présentent de nombreux avantages. En effet, elles produisent avant tout, de très bons rendements énergétiques, sont peu polluantes, silencieuses et prennent peu de place. Elles peuvent fonctionner à basse température et demandent peu d’entretien surtout pour le cas d’une batterie à combustible d’une automobile. Les piles à combustible PEM consomment par exemple, environ 0,8 Nm3 d’hydrogène par kWh produit.

 

Informations intéressantes sur les piles à combustible

Les systèmes à pile à combustible produisent de l'énergie électrique à partir de l'hydrogène et de l'oxygène. Ils sont utilisés aussi bien en mode stationnaire que mobile pour l'alimentation en énergie indépendante du réseau de Diverser des Dans le secteur privé, les piles à combustible sont intéressantes pour l'utilisation d'appareils électriques en déplacement, par exemple dans les camping-cars, les bateaux, les maisons de jardin ou les campings.

La pile à combustible est considérée comme une technologie de l'avenir. Les autres domaines d'utilisation incluent les systèmes de chauffage et les entraînements de puissance pour les véhicules, les navires, les avions et les fusées spatiales.

  • Comment fonctionnent les piles à combustible ?

  • À quoi servent les piles à combustible ?

  • Quelles sont les piles à combustible disponibles dans la boutique ?

  • Progrès technologique : l'avenir appartient aux piles à combustible !

 

Comment fonctionnent les piles à combustible ?

Les piles à combustible produisent de l'énergie électrique à partir de l'hydrogène. Ils fonctionnent sans entretien et sont utilisables toute l'année.
Contrairement aux piles et accumulateurs, les piles à combustible ne sont pas des accumulateurs d'énergie, mais des convertisseurs d'énergie. Cela signifie qu'ils ne génèrent pas d'électricité sur le terrain tant qu'il n'est pas nécessaire. Ils atteignent ainsi des niveaux d'efficacité élevés.

Les piles à combustible sont une forme de production d'énergie durable et efficace, car elles peuvent produire de l'électricité indépendamment du lieu. La production sur place évite les pertes d'efficacité qui sont dues à la double conversion de l'énergie électrique à l'énergie chimique et qui sont nécessairement enregistrées pour les piles et accumulateurs. En outre, lors de l'utilisation de piles à combustible, les pertes d'énergie dues au stockage prolongé et à l'autodécharge des piles à piles sont supprimées.

De plus, les piles à combustible sont écologiques. La conversion de l'hydrogène et de l'oxygène en énergie électrique s'effectue sans émission. En tant que produits résiduels, la pile à combustible à hydrogène ne génère que de l'eau et de la chaleur. Le processus de transformation chimique est une combustion froide. Cette faible accumulation de chaleur est intéressante pour de nombreux domaines d'application pour des raisons de sécurité.

La construction d'une pile à combustible est relativement simple :

  • Deux électrodes, l'anode et la cathode, sont séparées les unes des autres par une membrane (électrolyte).
  • D'un côté, l'hydrogène s'écoule et de l'autre oxygène.
  • L'hydrogène est un élément chimique composé de deux électrons et de deux protons. Ils sont séparés et se défont dans la pile à combustible de différentes manières :
    • Les protons pénètrent directement sur le côté par la membrane avec l'oxygène entrant.
    • Les électrons prennent le passage via le circuit connecté. Le courant circule ainsi et la pile à combustible transmet l'énergie électrique aux consommateurs électriques (par exemple, l'ampoule de la figure 1).
    • Lorsque les électrons arrivent finalement sur le côté oxygène des protones, l'eau est non dangereuse à partir des protons d'hydrogène avec les électrons et l'oxygène.

Info : l'équation chimique totale pour les réactions dans la cellule à combustion d'hydrogène originale* est :

2 H2 + O2 -> 2 H2O

* pour différents types de piles à combustible, l'équation de base est partiellement modifiée par des additifs. Par exemple, pour une pile à combustible à méthanol direct, l'équation 2 est CH3OH + 3 O2 -> 4 H2O + 2 CO2, il y a donc un peu de dioxyde de carbone.
La tension dans le circuit est d'environ 1,2 volts pour une pile à combustible à hydrogène-oxygène pure. Le branchement en série des cellules permet de créer des tensions plus importantes. Pour cela, les piles à combustible sont « empilées ». La formation puissante de plusieurs piles à combustible interconnectées s'appelle stack. La pile vient de l'anglais et signifie pile ou pile.

Connaissance pratique

Une pile à piles à combustible se compose de plusieurs piles à combustible qui peuvent fournir plus de puissance électrique en même lieu et permettre une tension électrique plus élevée. On parle souvent d'une pile à combustible, mais on pense en fait une unité fonctionnelle composée de plusieurs petits convertisseurs d'énergie.

 

À quoi servent les piles à combustible ?

Pour les utilisateurs privés, il existe actuellement des piles à combustible d'une tension nominale de 12 ou 24 V. cela suffit pour recharger une batterie de voiture ou pour alimenter directement les consommateurs électroniques à bord d'un véhicule de camping, d'un bateau et d'autres lieux d'utilisation mobiles.
Conseil : même dans les petites colonies de cartes, les piles à combustible offrent de bons services, car vous êtes utilisable toute l'année et vous pourrez ainsi surmonter les éventuelles interruptions de courant pendant les mois d'hiver.

 

Quelles sont les piles à combustible disponibles dans la boutique ?

Vous trouverez dans notre boutique des piles à combustible à membrane ainsi que des piles à combustible à méthanol direct.
Les piles à combustible disponibles aujourd'hui pour un fonctionnement mobile produisent de l'électricité pour les consommateurs avec une faible tension comprise entre 12 et 24 V. par exemple, vous pouvez recharger des téléphones portables et des ordinateurs portables avec une pile à combustible, faire fonctionner des téléviseurs et des radios ou alimenter une lampe à lumière pulsée. Les valeurs de tension de courant et de puissance électrique des appareils raccordés doivent être compatibles avec les paramètres électriques de la pile à combustible. Cette puissance est actuellement de 40 à 380 watts pour les piles à combustible pour la gamme de faible tension was utilisable pour une large gamme d'applications électriques, compte tenu de la tendance à l'ajout de petits appareils à économie d'énergie.
D'ailleurs, la quantité de charge de la pile à combustible est indiquée en ampères-heures (Ah). La capacité de charge par jour peut être convertie en courant disponible par le quotient 24.

Piles à combustible à membrane (PEMFC = pile à combustible à membrane Proton Exchange)

Les piles à combustible à membrane produisent de l'énergie électrique neutre en CO2. En fonctionnement, ces piles à combustible sont très silencieuses par rapport aux unités diesel et autres alternatives similaires pour la production d'électricité locale.
Pour le fonctionnement d'une cellule à combustible à membrane, vous n'avez besoin que d'une bouteille d'hydrogène.
La pile à combustible à hydrogène peut être intégrée dans les systèmes énergétiques existants. Grâce au raccordement optionnel d'accumulateurs au plomb, comme une batterie de véhicule, vous avez la possibilité de stocker l'énergie électrique produite par la pile à combustible pour une utilisation ultérieure entre.

Schéma de fonctionnement d'une pile à combustible à membrane (PEMFC)

Piles à combustible à méthanol direct (DMFC = Direct méthanol Fuel Cell)

Les piles à combustible au méthanol direct convertissent le méthanol et l'oxygène dans les matières premières de l'eau et du dioxyde de carbone lors de la production d'énergie électrique. L'équation chimique pour la réaction dans la pile à combustible à méthanol direct est la suivante :

2 CH3OH + 3 O2 -> 4 H2O + 2 CO2

La proportion de CO2 produite n'est pas très élevée, mais les locaux doivent être aérés plus souvent lorsque la pile à combustible méthanol fonctionne. Ces piles à combustible sont également silencieusement utilisables et peu encombrantes.

Pour le fonctionnement d'une pile à combustible au méthanol direct, vous avez besoin de méthanol et parfois d'un liquide de service.
Remarque : le méthanol nécessaire ne doit malheureusement pas être envoyé en ligne. Mais vous l'obtenez dans nos magasins Conrad sur place. Le méthanol ne doit être fourni qu'aux clients de plein année.

Piles à combustible

Illustration : schéma de fonctionnement d'une pile à combustible à méthanol direct

 

Progrès technologique : l'avenir appartient aux piles à combustible !

Les avantages de la pile à combustible sont les suivants :

  • Montage simple
  • Fonctionnement silencieux et sans émission
  • Capacité de conversion de l'énergie électrique produite pour le chargement des accus
  • Possibilités d'utilisation sans emplacement.

Ces avantages laissent à penser que cette technologie s'imposera à l'avenir par rapport aux formes traditionnelles de production d'électricité et, en particulier, par rapport aux applications de mobilité.

En plus de la pile à combustible à membrane (PEMFC = pile à combustible à membrane Proton Exchange) et de la pile à combustible à méthanol direct (DMFC = cellule à combustible à méthanol direct), il existe d'autres types de piles à combustible :

  • Pile à combustible à oxyde solide (SOFC = pile à combustible à oxyde solide)
  • Pile à combustible alcaline (AFC = pile à combustible alcaline)
  • Pile à combustible à l'acide phosphorique (PAFC = pile à combustible à l'acide phosphoreux)
  • Pile à combustible à carbonate de fusion (MCFC = pile à combustible à carbonates Molten)

Pour certaines de ces piles à combustible, les réactions chimiques sont associées à des températures élevées.

Les domaines d'application déjà testés sont les suivants :

  • Voitures hybrides avec entraînement à pile à combustible
  • Énergies renouvelables sous forme de panneaux solaires et de radiateurs à pile à combustible avec récupération de chaleur
  • Entraînements de tous types, pour véhicules terrestres, navires, avions et, entre autres, pour missiles spatiaux

Aujourd'hui, il s'agit de produits de niche, mais la tendance pour la pile à combustible est en hausse.

Les manos sur lesquels la technologie des piles à combustible a été largement utilisée (actuellement) :

  • Pour une utilisation à grande échelle, il faut d'abord trouver des moyens de produire de l'hydrogène en grandes quantités. Certaines approches intéressantes existent déjà ici, qui travaillent en partie avec des énergies de retour d'autres techniques de propulsion.
  • Aujourd'hui, les piles à combustible sont encore trop chères pour le marché de masse, par exemple par rapport aux batteries lithium-ion.

Dans l'ensemble, il reste encore quelques recherches à faire dans ce domaine. Cette technologie a cependant clairement été utilisée en termes was et de respect de l'environnement. Il vaut donc la peine de suivre avec attention le sujet intéressant des piles à combustible et leur développement continu.

 
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