Matériel de l`expérience

Pile à combustible,
effet sur
l’environnement
Magali Berger Adrien Le Rat
Claire Delen Jean Caroff

Problématique :
Observation : Depuis quelques décennies, la population se concentre
de plus en plus dans les villes. Les zones périurbaines se multiplient autour des
grandes agglomérations. En conséquence, les transports publics et individuels se
développent, et l’augmentation du trafic entraîne une hausse de la pollution.
En parallèle, la consommation d’énergie par habitant augmente tandis que les
réserves d’énergies fossiles (pétrole, gaz naturel…) vont bientôt être
insuffisantes.
Les hommes ont pris conscience de cette pollution grandissante et de ses
effets néfastes sur l’environnement. Afin de protéger celui-ci, les états prennent
des mesures de réduction de la pollution. En particulier, plusieurs nations ont
ratifié le protocole de Kyoto qui oblige les signataires à réduire leur émission de
gaz à effet de serre tels que le CO2.
Des industries automobiles cherchent également à créer des véhicules qui
consomment une autre énergie que l’énergie issue d’hydrocarbures afin
d’anticiper la disparition de ces ressources fossiles. La voiture électrique n’étant
pas suffisamment autonome avec sa batterie qui se vide trop vite, les chercheurs
portent leurs espoirs sur la pile à hydrogène.

Fonctionnement d’une pile à hydrogène :

Fonctionnement de la pile à hydrogène
La pile à hydrogène, dite aussi pile à combustible, utilise le
dihydrogène et le dioxygène. Il se produit une réaction d’oxydo-
réduction entre le réducteur du couple H+/ H2et l’oxydant du
couple O2/ H2O .
Voici son équation :
H+/ H22 H+(aq)+ 2 e-= H2(g) *2
O2/ H2O 4 H +(aq)+ O2(g) + 4 e-= 2 H2O(l) *1
O2(g) + 2 H2(g) = 2 H2O(l)
Les deux réactifs sont séparés par une membrane échangeuse
de protons appelée « électrolyte ». Les électrons, ne pouvant pas
passer par cette membrane, sont déviés d’une anode vers une
cathode, alimentant ainsi un circuit électrique.

Il y a consommation de dioxygène, en faible quantité. On a 21%
d'O2dans l'air et 0,04% de CO2, donc consommer un peu d'O2ne
fera pas bouger énormément la concentration en CO2... même en
consommant tout l'O2,la quantité de CO2sera à peine plus élevée :
0,05%, car l'N2restera le composant principal !
De plus, pour produire le dihydrogène qui serait stocké dans les
véhicules équipés de la pile à hydrogène, on créerait du gaz
carbonique. En effet, il existe plusieurs méthodes pour obtenir du
dihydrogène, mais pour en produire en grande quantité (on utilise
alors les hydrocarbures), il y a production de gaz carbonique, par
exemples à partir du GPL, on obtient du dihydrogène (70%), du
méthane, du CO2et du CO ; à partir du méthanol, on peut produire
du dihydrogène (75%), accompagné de du CO2et du CO.
Les autres réactions nécessitent un catalyseur en platine, métal
rare et cher. Il n’est donc pas rentable de les utiliser pour obtenir de
l’hydrogène.