Motzur à Hydrogène

 

Les moteurs à hydrogène ou à pile à combustible

 

Aujourd'hui, les constructeurs automobiles, dans leur course pour créer la voiture qui ne pollue pas, s'intéressent très sérieusement à une technologie : la pile à combustible. En effet, les moteurs fonctionnant avec cette pile n'ont besoin pour leur fonctionnement que d'hydrogène et d'oxygène et leur seul rejet est de l'eau sous forme gazeuse! A première vue, cette alternative parait être parfaite; mais est-elle vraiment moins polluante que les moteurs diesels ou à essence?

 

                    Principe de fonctionnement

        La pile à combustible est constituée de deux électrodes(une anode et une cathode), séparées par un électrolyte. Pour fonctionner, elle nécessite un apport de dihydrogène (combustible) et de dioxygène (comburant). Le dihydrogène passe par l'anode où il est oxydé; après dissociation, il se forme des ions H+ et des électrons :
                    2H2 = 4H++4e-

        Les électrons ne pouvant pas passer l'électrolyte, ils passent donc par un circuit annexe sur lequel est placé un dispositif électrique utilisateur (dans la cas d'une voiture, un moteur électrique). Arrivé à la cathode, le dioxygène de l'air se combine avec les ions hydrogène et les électrons qui rejoignent le circuit; il se forme de l'eau :
                    O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O

Cette réaction est exothermique : elle crée de la chaleur qui peut elle aussi être utilisée par la voiture (système de chauffage, ...).

 

Récapitulons

        La pile à combustible est à l'image d'un centrale électrique embarquée ou d'une batterie : elle permet, à partir d'un réaction d'hydrolyse inverse entre du dihydrogène (H2) et du dioxygène (O2), de créer de l'électricité qui fait fonctionner un moteur électrique normal. Cette réaction ne créant que de l'eau, les rejets de cette voiture ne sont pas polluants. De plus, le rendement énergétique d'une PAC couplée à un moteur électrique est meilleur que celui d'un moteur thermique traditionnel (jusqu'à 50% pour la PAC contre seulement 21% à 27% pour les moteurs thermiques). Reste à créer un réseau de fabrication propre de dihydrogène, un autre de distribution de ce dihydrogène, à abaisser les coûts de fabrication de ce type de pile et à apprendre à mieux les utiliser (utiliser la chaleur produite, trouver une technique de stockage de l'hydrogène moins dangereuse).

 

 

 

 

Ceci est une expérience que nous allons réaliser  pour vous montrer comment obtenir de l'hydrogène à partir d'eau.

 

 

 

 

 

Station à hydrogène

Pourquoi le procéder met-il tant de temps à se mettre en place industriellement?

Le moteur à hydrogène met du temps à se mettre en place à cause de deux raisons. En premier lieu, les catalyseurs sont fait à base de platine qui est un métal rare donc très cher (plus que l'or) et deuxièmement, la production de dihydrogène représente un investissement plus important que le pétrole (les hydrocarbures). Il existe cependant des solutions. Par exemple, le Japon est sur une projet de catalyseur à base de plastique dans les environs de 3000 fois moins cher que la platine. 

La nature des électrodes?

Les électrodes utilisés sont en platine du fait de ses propriétés: en effet, le platine est l'un des métaux les plus denses et les plus lourds. Hautement malléable, tendre et élatisque, le platine est extrêmement résistant à l'oxydation et à la corrosion à de hautes températures. C'est un très bon conducteur d'électricité et surtout un puisssant agent catalyseur. Le platine se dissout uniquement dans une solution d'aqua regia". Ce métal précieux possède une couleur blanche argentée et ne se ternit pas.

D'où vient l'hydrogène?

L'hydrogène vient des hydrocarbure qui est retiré de ces hydrocarbure qui était inutile jusqu'aujourd'hui qui devient extremement important et utile pour réduire l'environement.

QUESTIONS: mieux préciser le bilan de la réaction, montrer qu'on obtient de l'eau. Pourquoi le procédé met il tant de temps à se mettre en place industriellement? La question de la nature des électrodes? Quelles sont les sources d'hydrogène?, d'oxygène? Comment un moteur électrique tourne?

 

 

Par Renaud Gigou, Guillaume Dumarest et Félix Blanc

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