I-Présentation : 1-Les piles à combustibles : Intro : Il existe différents types de piles à combustibles et différents combustibles comme l’hydrogène ou au méthanol. Il existe aussi différentes fonctionnalités pour une pile à combustible comme, par exemple, les piles à hydrogènes sont utilisées pour alimenter des prototypes de voitures électriques ou de bus électriques. Ainsi, on pourrait imaginer rouler au volant de voitures alimentées par ce genre de piles dans quelques années ! N’importe quelle pile à combustible est basée sur la fabrication d’électricité grâce à l’oxydation sur une électrode d’un combustible réducteur (par exemple l’hydrogène) couplé à la réduction sur l’autre électrode d’un oxydant tel que l’oxygène de l’air. Historique : En 1839, un avocat anglais, Sir William GROVE, chercheur amateur en électrochimie, découvre le principe de la pile à combustible. A l'exception de quelques tentatives de développement à la fin du XIXème siècle, on en restera à cette curiosité scientifique durant pratiquement une centaine d'années. Elle trouvera sa première application concrète 130 ans plus tard dans les programmes spatiaux GEMINI et APOLLO. Durant les années 1930, un autre scientifique anglais, F. T. BACON entreprend de développer un dispositif opérationnel à partir de l’expérience de GROVE. Ses travaux aboutissent vingt ans plus tard à la réalisation d'une pile d'une puissance d'un kW. Toute fois, la découverte et l'industrialisation de dynamo mirent au placard la pile à combustible jusqu'aux années 1960. La consécration ne surviendra qu'en 1965 quand on apprend que les astronautes des capsules GEMINI consomment l'eau produite par les générateurs électriques de leur

vaisseau. Ces générateurs sont les premières piles à combustible ayant une utilisation réelle. Les réalisations de BACON suscitent un intérêt scientifique et industriel considérable et des programmes de recherche sont initiés dans les principaux pays développés. En France, en 1999, l’Etat crée le Réseau de recherche technologique "pile à combustible". Ce réseau a été crée par Claude Alègre, alors ministre de l'Education Nationale, de la Recherche et de la Technologie; il rassemble de nombreuses entreprises, centres de recherche et universités françaises: EDF, PSA, Renault, Lyonnaise des eaux, Vivendi, CNRS, CEA, Supelec, Université de Poitiers et de Perpignan... En tout 56 projets ont été sélectionnés. Environ 20 millions d'euros ont été mis à disposition pour assurer le financement de ces projets pour la période 1999-2000. Les entreprises du secteur automobile consacrent un part importante de leur capital pour faire progresser la recherche. Elles ne sont plus les seules, puisque le secteur de la téléphonie mobile s'y intéresse de plus en plus. Ce phénomène concerne toutes les entreprises ayant une activité en rapport avec l'énergie; ces recherches visent à améliorer le rendement des piles ainsi que leur taille, leur coût de fabrication (etc.) tout gardant le même principe de fonctionnement découvert en 1839... Si la faisabilité technique est démontrée, il ne va pas de même pour la faisabilité économique. Fonctionnement : Définition :

Une pile à combustible est un générateur électrochimique d'énergie permettant de transformer directement l'énergie chimique d’un combustible (hydrogène, hydrocarbures, alcools,...) en énergie électrique sans passer par l’énergie thermique.

Principe de fonctionnement : La pile à combustible fonctionne sur le mode inverse de l'électrolyse de l'eau. Ici, on supprime la source de tension, on alimente en hydrogène et oxygène et on constate l'apparition d'une tension électrique entre les deux électrodes : le dispositif est devenu un générateur électrique qui fonctionnera aussi longtemps qu'il sera alimenté. Pour cela elle est constituée de deux électrodes (anode et cathode) séparées par un électrolyte, matériau qui bloque le passage des électrons mais laisse circuler les ions. Le combustible à base d'hydrogène H2 est amené sur l'anode. H2 va se transformer en ions H+ et libérer des électrons qui sont captés par l'anode. Les ions H+ arrivent sur la cathode où ils se combinent aux ions O2 constitués à partir de l'oxygène de l'air, pour former de l'eau. C'est le transfert des ions H+ et des électrons vers la cathode qui va produire un courant électrique continu à partir de l'hydrogène. Cependant cette tension ne dépasse pas 0,7 V par cellule ; il faut donc utiliser un grand nombre de cellules en série pour obtenir la tension requise. Le courant électrique produit par la pile est continu ; il est donc souvent nécessaire de placer en aval de la pile un onduleur permettant la transformation du courant continu en un courant alternatif, notamment lorsque l'installation est utilisée pour fournir du courant domestique. La réaction est déclenchée à l'aide d'un catalyseur. Il s'agit en général d'une fine couche de platine disposée sur les électrodes (anode et cathode) Un des points critique, relatif à la construction de la pile, est de pouvoir contrôler de manière optimale l'approvisionnement et l'évacuation des composés alimentant chaque cellule (généralement de l'hydrogène et de l'air), ou devant être évacués (généralement de l'eau).