Piles à combustible à membrane d'échange de protons

Source : Laboratoires de Margaret Workman et Kimberly Frye - Depaul University

Les Etats-Unis consomme une grande quantité d’énergie – le taux actuel est environ 97,5 Billiards BTU chaque année. La grande majorité (90 %) de cette énergie provient de sources de combustibles non renouvelables. Cette énergie est utilisée pour l’électricité (39 %), transports (28 %), industrie (22 %) et résidentiel/commercial utilisent (11 %). Comme le monde a une quantité limitée de ces sources non renouvelables, aux États-Unis (entre autres) a élargi l’utilisation de sources d’énergie renouvelables pour répondre aux besoins énergétiques futurs. Une de ces sources est l’hydrogène.

L’hydrogène est considéré comme une source potentielle de carburant renouvelable, car il répond à plusieurs critères importants : il est disponible sur le marché intérieur, il a quelques polluants nocifs, il est économe en énergie et il est facile à exploiter. Alors que l’hydrogène est l’élément le plus abondant dans l’univers, on le trouve uniquement sous forme de composé sur la terre. Par exemple, il est combiné avec l’oxygène dans l’eau comme H₂O. Pour être utile comme combustible, il doit être sous forme de gaz de₂ H. Donc, si l’hydrogène doit être utilisé comme carburant pour les voitures ou autres appareils électroniques, H₂ doit être effectuée tout d’abord. Thusly, l’hydrogène est souvent appelé « vecteur énergétique » plutôt que d’un « carburant ».

Actuellement, le moyen le plus populaire pour faire des gaz de₂ H provient de combustibles fossiles, par reformage d’hydrocarbures ou de gazéification du charbon. Cela ne réduit pas la dépendance aux combustibles fossiles et à forte intensité énergétique. Une méthode moins utilisés est par électrolyse de l’eau. Cela nécessite également une source d’énergie, mais il peut être une source renouvelable, comme l’éolienne ou solaire. Dans l’électrolyse, l’eau (H₂O) est divisé en ses éléments constitutifs, gaz d’hydrogène (H₂) et oxygène (O₂), grâce à une réaction électrochimique. Le gaz hydrogène réalisé à travers le processus d’électrolyse peut ensuite servir dans une pile à combustible Proton Exchange Membrane (PEM), générant un courant électrique. Ce courant électrique peut être utilisé pour alimenter les moteurs, lumières et autres appareils électriques.

1. à l’aide de l’électrolyseur pour produire l’hydrogène gazeux

1. Installation de l’électrolyseur (Figure 3).
2. Mettre en place les bouteilles de gaz collection, en vous assurant le niveau de l’eau distillé dans le cylindre extérieur est à la marque 0 (Figure 4).
3. Connecter l’électrolyseur les collection aux bouteilles à gaz (Figure 5).
4. Raccorder un panneau solaire à l’électrolyseur à l’aide de fils de raccordement et les exposer aux

Pendant le procédé d’électrolyse, gaz d’hydrogène et d’oxygène sont générés lorsque le panneau solaire est branché et exposé au soleil. Il faut environ 10 min pour générer assez gaz de₂ H pour remplir le cylindre interne (tableau 1). Notez qu’il y a deux fois autant de H₂ généré sous la forme O₂, comme le montre l’équation équilibrée :

2 H₂O_(l) → 2 H_{2 (g)} + O_{2 (...}

L’hydrogène est un carburant flexible. Il peut être produit sur place, en petites quantités pour une utilisation locale ou en grande quantité à une installation centralisée. L’hydrogène peut ensuite servir à produire de l’électricité avec uniquement de l’eau comme sous-produit (à condition qu’une source renouvelable d’énergie, comme une éolienne, a été utilisée pour générer l’hydrogène gazeux). Par exemple, à Boulder, Colorado, le projet Wind2H2 a des éoliennes et panneaux solaires conn...