Chimie 2:
Chimie organique
Alcools : Méthanol comme carburant
Pile à combustible

La pile à combustible

1. Définition

Une pile à combustible est une pile dans laquelle la génération d'une tension électrique se fait au moyen d'un combustible comme l'hydrogène ou l'alcool. Sur une électrode, l'anode, le combustible réducteur reçu produit une oxydation couplée à la réduction sur l'autre électrode , la cathode d'un oxydant, tel que l'oxygène de l'air.

Les piles à combustible sont envisagées pour alimenter divers appareils nomades, tels que des téléphones ou des ordinateurs portables.

Alimentées à l'hydrogène, elles sont utilisées pour alimenter plusieurs prototypes de voitures, de bus électriques, ainsi que des trains électriques.

2. Principe

Dans ce système qui est la pile, la réaction chimique produite est de l' oxydo-réduction . Nous avons alors les couples corrospondants: H+(aq)/H2(g) et O2(g)/H2O(l), pour l'hydrogèene ou H+(aq)/CH3OH(l) et O2(g)/H2O(l), pour l'alcool.

• À l'anode, les ions hydrogène, les électrons, et le di-oxyde de carbone se forment grace au combustible (hydrogène ou alcool avec eau) selon la la demi-réaction:

H₂ → 2H⁺ + 2e^-

ou , avec le méthanol:

CH₃OH + H₂O → CO₂ + 6H⁺ + 6 e^-

Le dihydrogène (H2) se dissocie (oxydation) en ions H+ et en électrons selon : 2H2 = 4H+ + 4e−. Les ions traversent alors la membrane, mais les électrons, bloqués, sont contraints d'emprunter un circuit extérieur, ce qui va générer un courant électrique.

• À la cathode, les ions hydrogène, les électrons, et le dioxygène (pur ou provenant de l'air) se rencontrent pour former de l'eau selon la demi-réaction :

4H⁺ + 4e^- + O₂ → 2H₂ O

L'équation d'oxydo-réduction s'ecrit alors:

CH₃OH + H₂O → CO₂ + 6H⁺ + 6 e^-

Cette réaction produisant un courant électrique, va produire également de la chaleur pouvant être récupérée.