Quels sont les différents types de piles à combustible?

Les piles à combustible convertissent l'énergie chimique en électricité.Ils sont similaires aux batteries en fonction, sauf que les réactifs chimiques dans une pile à combustible peuvent être reconstitués lorsqu'ils s'épuisent.Une pile à combustible est généralement caractérisée par le type d'électrolyte utilisé, sa température de fonctionnement et ses applications possibles.La plupart des recherches sur les piles à combustible ont été centrées sur des applications automobiles, bien qu'elles soient également recherchées pour l'exploration spatiale.

Une caractéristique importante d'une pile à combustible est le type d'électrolyte utilisé.Un électrolyte dans une pile à combustible relie le carburant et l'oxydant électriquement tout en les gardant physiquement séparés.Les électrolytes utilisés dans la technologie des piles à combustible peuvent être liquides ou solides, conduisant à différents avantages et défis de conception.

Un moyen utile de classer les piles à combustible est par leur température de travail.De nombreux conceptions, comme la pile à combustible à oxyde solide, nécessitent des températures de fonctionnement élevées pour atteindre une efficacité énergétique élevée.Les réactions à ces températures élevées peuvent souvent convertir plus d'énergie chimique interne en électricité, plutôt que de perdre beaucoup d'énergie grâce à la chaleur des déchets.Les piles à combustible avec des températures de fonctionnement plus basses, en revanche, sont généralement plus portables.Les piles à combustible membre d'échange de polymères (PEMFC) sont étudiées pour leur application prometteuse dans le transport.

Les PEMFC peuvent atteindre une efficacité relativement élevée tout en fonctionnant à une température inférieure à 212 degrés Fahrenheit (100 degrés Celsius).Une telle température de fonctionnement permet à la pile à combustible de démarrer rapidement.Ce type de pile à combustible utilise également un film plastique solide comme un électrolyte, ce qui facilite la scellement de la pile à combustible que pour d'autres types d'électrolytes.Cette combinaison de fonctionnalités a fait du PEMFC un candidat idéal pour le remplacement des moteurs de combustion automobile.

Certains ont émis l'hypothèse que les piles à combustible remplaceront finalement les systèmes de transport à base d'essence.Une économie basée sur l'hydrogène, plutôt que sur le pétrole, pourrait profiter de plusieurs avantages clés.Premièrement, les émissions de véhicules seraient limitées à la vapeur d'eau, ce qui ne présente aucune menace environnementale évidente.Deuxièmement, les véhicules propulsés par l'hydrogène peuvent éventuellement s'avérer plus puissants par unité de masse de carburant.Enfin, l'approvisionnement en hydrogène pourrait potentiellement être une ressource renouvelable, contrairement aux combustibles fossiles, qui ne sont pas renouvelables.

Les piles à combustible alcalines sont le type utilisé dans l'exploration spatiale, y compris les vols spatiaux Apollo sur la lune.Ils combinent l'hydrogène et l'oxygène pour produire de l'électricité, libérant la chaleur et l'eau dans le processus.Une solution alcaline aqueuse est utilisée comme électrolyte dans ce type de pile à combustible.Les piles à combustible alcalines bénéficient d'un niveau élevé de développement technologique et peuvent avoir une efficacité électrique jusqu'à 60%.Le coût de ces piles à combustible, cependant, a empêché leur adoption généralisée dans les applications terrestres.