Introduction à 5 types de piles à combustible

Une pile à combustible à membrane échangeuse de protons utilise une membrane échangeuse de protons comme électrolyte. Dans ce type de pile à combustible, l’hydrogène gazeux passe par l’anode tandis que l’oxygène gazeux est fourni à la cathode, la membrane échangeuse de protons agissant comme électrolyte entre eux. Au cours de la réaction électrochimique, l’hydrogène gazeux à l’anode est divisé en protons et en électrons. Pendant que les protons traversent la membrane échangeuse de protons, les électrons circulent dans un circuit externe, générant de l’énergie électrique. À la cathode, l’oxygène se combine avec les protons et les électrons, produisant de la vapeur d’eau comme sous-produit. Les PEMFC offrent des avantages tels qu'une densité de puissance élevée, un temps de démarrage rapide et une conversion à haut rendement, ce qui les rend largement utilisés dans les véhicules de transport comme les voitures et les camions légers.

Une pile à combustible alcaline utilise une solution d'hydroxyde de potassium comme électrolyte. Dans les AFC, l’hydrogène gazeux est décomposé en ions hydrogène et en électrons à l’anode. Les ions hydrogène traversent la solution d’hydroxyde de potassium, tandis que les électrons circulent dans un circuit externe, générant de l’énergie électrique. À la cathode, l’oxygène se combine avec les ions hydrogène et les électrons, ce qui donne de l’eau comme sous-produit. Les AFC présentent une conversion et une durabilité élevées, mais en raison de la corrosivité de la solution d'hydroxyde de potassium, ils trouvent une application généralisée dans des domaines spécifiques comme l'aérospatiale et la défense.

Une pile à combustible à acide phosphorique utilise de l’acide phosphorique comme électrolyte. Dans les PAFC, l’hydrogène gazeux est divisé en protons et en électrons au niveau de l’anode. Les protons migrent à travers l’électrolyte d’acide phosphorique, tandis que les électrons circulent à travers un circuit externe, générant de l’énergie électrique. À la cathode, l’oxygène se combine avec les protons et les électrons, produisant de l’eau comme sous-produit. Les PAFC offrent une conversion et une stabilité à haut rendement, couramment appliquées dans les groupes électrogènes et les systèmes de cogénération.

Une pile à combustible à oxyde solide utilise un matériau d’oxyde solide comme électrolyte. Dans une SOFC, l’hydrogène gazeux est décomposé en protons et en électrons à l’anode. Les protons migrent à travers l’électrolyte d’oxyde solide, tandis que les électrons circulent à travers un circuit externe, générant de l’énergie électrique. À la cathode, l’oxygène subit une oxydation en se combinant avec des protons et des électrons, générant des ions oxygène. Ces ions oxygène traversent l’électrolyte d’oxyde solide vers l’anode, où ils réagissent avec l’hydrogène gazeux, produisant de la vapeur d’eau comme sous-produit. Les SOFC offrent des avantages tels qu'une conversion à haut rendement, une flexibilité de carburant et une longue durée de vie, ce qui les rend couramment utilisées dans les groupes électrogènes et les systèmes de cogénération.

Une pile à combustible à carbonate fondu (MCFC) est également une pile à combustible à haute température qui utilise du carbonate fondu comme électrolyte. Dans un MCFC, le gaz combustible est généralement constitué d’un mélange d’hydrogène et de dioxyde de carbone. Ces gaz sont décomposés en ions carbonate et en électrons dans la zone de réaction anodique. Les ions carbonate peuvent migrer à travers l'électrolyte carbonate fondu à des températures élevées et, au niveau de la zone de réaction cathodique, se combiner avec l'oxygène pour générer de l'eau, du dioxyde de carbone et des électrons. Les électrons circulent dans un circuit externe, produisant de l’énergie électrique. La température de fonctionnement des MCFC varie généralement de 600 à 700 degrés Celsius.