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Réacteur d'élaboration d'électrodes de piles à combustible.

© CNRS Photothèque

 


SOMMAIRE

CRÉDITS

   


Dans le commerce, on trouve principalement des piles salines, alcalines ou encore au lithium. Elles se présentent sous différentes formes : cylindriques, plates, bouton…
Toutes constituées de deux demi-piles sièges de réactions d’oxydoréduction, les piles commerciales ont cependant chacune des caractéristiques spécifiques.
La tension d’utilisation, ou force électromotrice (fém), varie ainsi en fonction des réactions qui ont lieu aux électrodes. La quantité maximale d’électricité dégagée dépend des quantités initiales des réactifs présents dans la pile. Enfin, l’intensité maximale d’utilisation est essentiellement fonction de la composition du pont ionique utilisé.

Détaillons le fonctionnement d’une pile saline.
Les deux couples oxydant/réducteur intervenant dans ce type de pile sont Zn(aq)/Zn(s) et MnO2(s)/MnO(OH)(s).
Le zinc Zn est oxydé à l’anode : Zn = Zn + 2 e¯.
L’oxyde de manganèse MnO2 est lui réduit à la cathode : MnO2 + H + e¯ = MnO(OH).
L’équation générale de la réaction d’oxydoréduction est donc la suivante :
Zn + 2 MnO2 + 2 H = Zn + 2 MnO(OH)
Le pont ionique est constitué du sel de chlorure d’ammonium NH4+Cl¯, dont les ions sont chimiquement inertes. Ils servent à assurer le passage du courant dans la pile ainsi que la neutralité électrique des solutions.
L’écriture d’une telle pile est symbolisée comme suit :
(—) Zn / Zn / NH4+Cl¯ / MnO(OH) / MnO2 / C (+)
Le signe C indique que l’électrode du pôle positif est en carbone (graphite).
Le dioxyde de manganèse est le réactif limitant, la pile sera donc usée lorsque tout le MnO2 aura été consommé.

La pile à combustible (PAC), découverte en 1839 mais non développée jusqu'aux années 1960, pourrait devenir une nouvelle source d'énergie plus fiable, moins coûteuse et surtout moins polluante. Le principe de la PAC met en jeu une réaction électrochimique entre le dihydrogène H2 et le dioygène O2, produisant simultanément électricité, chaleur et eau.

La pile solaire pourrait aussi être plus couramment utilisée d'ici quelques années. Une pile solaire permet de transformer l'énergie lumineuse en énergie électrique. En effet, lorsque la lumière frappe l'anode de la pile, des électrons sont libérés puis transférés à la cathode, ce qui permet la création d'un courant électrique. Comme pour la pile à combustible, des études sont en cours afin de réduire les coûts de fabrication et ainsi pouvoir la commercialiser.