La voiture et la pile à combustible

La pile à combustible est un moyen de créer un courant électrique par intermédiaire d'une oxydoréduction. Le fonctionnement d'une pile à combustible ne rejette pas de polluants, son seul produit étant l'eau. C'est ce principe que nous allons présenter. Principe de fonctionnement L'hydrogène s'associe au dioxygène et forme l'eau. Beaucoup d'énergie est formée lors de la réaction, qui est ensuite transformée en courant électrique pour que la voiture fonctionne. Le produit de la réaction est l’eau, qui n'est pas un polluant.

Le procédé par étape : - A L'anode a lieu une première réaction, les molécules de H2 se divisent en 2 ions H+ : H2 → 2 e- + 2 H+ C'est l'oxydation. Le réducteur H donne un oxydant H+ et libère son électron e. - Seuls les ions H+ passent dans l'électrolyte, tandis que les électrons passent dans le circuit électrique et permettent au moteur de fonctionner. - Dans la cathode a lieu une deuxième réaction, les ions H+, les électrons et les molécules de dioxygènes qui sont présentent dans l'air forment des molécules d'eau. Il y a une réduction : 02 + 4H+ + 4e- → 2 H2O Le réducteur H+ forme avec l'oxygène l'oxydant H2O. La pile à combustible crée donc une énergie propre, car elle n'émet pas de produit polluant. C'est une solution envisageable mais qui comporte quelques inconvénients. La Batterie

Principe de fonctionnement d'un accumulateur au lithium Dans toute batterie, quelque soit son type, l'électricité est stockée par une réaction électrochimique réversible. Cette réaction à lieu entre 2 éléments (matériaux variables) qui échangent des électrons. Un élément perd un ou plusieurs électrons, c'est le réducteur, tandis que l'autre en gagne, l'oxydant. Dans le cas de la voiture électrique, il est préférable d'opter pour des matériaux tels que le lithium qui a un fort potentiel électrochimique, donc qui peut stocker plus d'électricité qu'une batterie dite "normale" ( en plomb). Fonctionnement d'une batterie au lithium Voir schéma ci-dessus 1) Lorsqu'un accumulateur est débranché, il ne se passe rien. 2) Lorsqu'on branche l'accumulateur au circuit électrique, les ions Li+ passent dans l'électrolyte tandis que les électrons passent dans le circuit externe. Il y a courant électrique jusqu'à ce que l'accumulateur soit déchargé, donc qu'il n'y est plus de Lithium dans l'électrode négative. On recharge l'accumulateur en faisant le procédé inverse. La batterie est donc un procédé qui ne pollue pas, mais l'énergie est seulement stockée, l'énergie créée vient des centrales électriques ou nucléaires. Les conséquences liées à l'exploitation de l'électricité L'électricité est un moyen efficace pour contrer la flambée du prix du pétrole. C'est une ressource renouvelable. Mais, il reste tout de même des points négatifs à son utilisation. Conséquences et problèmes liés à l'utilisation de pile à combustible La pile à combustible nécessite du dihydrogène. Le dihydrogène est rarement présent dans l'environnement. Il existe 3 voies de formations à l'hydrogène : - par vaporeformage, qui a peut d'avenir car il produit beaucoup de CO2 et utilise une énergie fossile, - par électrolyse de l'eau, ce qui consiste à décomposer l'eau en H2 + O mais cette solution est chère, malgré 0 émission de pollution - par la biomasse, l'hydrogène est produit de la gazéification des végétaux, et le bilan final d'émission de gaz à effet de serre est nul. On peut donc trouver des points positifs, mais aussi des points négatifs à l'utilisation de piles à combustibles. Si l'on arrive à régler les questions de production d'hydrogène sans polluer, les obstacles posés par l'adaptation de la pile à combustible dans les voitures devrait être suffisamment surmonter. Conséquences et problèmes liés à l'utilisation de batterie L'utilisation de la batterie dans les voitures électriques comporte des inconvénients : - l'autonomie d'une batterie à lithium reste tout de même limitée en énergie (150 à 200 km) - Elle nécessite un temps de recharge important ( 2h à 4h ) - Malgré une pollution locale nulle, l'énergie stockée dans la batterie provient souvent de centrales électriques qui rejettent du CO2, même si le rejet est minime comparé à la combustion du pétrole. L'utilisation de batteries dans les voitures est une solution envisageable, mais ce projet nécessite encore des recherches pour augmenter l'autonomie de la batterie. On peut remarquer que l'électricité est une énergie qui mérite d'être exploitée dans l'automobile puisqu'elle n'émet pas de CO2 localement et que sont coût est inférieur au pétrole. C'est une solution renouvelable et peu-polluante, c'est l'une des meilleures solutions d'avenir. A bientôt ecofute.net