Système global
Piles à combustible

1 - Principe des piles à combustible

• 1.1 - Description de la pile hydrogène/oxygène
  Figure 1 - Schéma de principe d’une pile à combustible hydrogène/oxygène
• 1.2 - Cinétiques réactionnelles
  Figure 2 - Principe de l’activation électrocatalytique Figure 3 - Variation de la densité de courant d’échange j 0, pour la réaction de dégagement de l’hydrogène, en fonction du travail d’extraction électronique Φ de différents métaux d’électrode Figure 4 - Variation de la densité de courant j (à 0,8 V/ESH) de la réduction de l’oxygène en fonction du taux de lacunes dans la bande d pour différents métaux et alliages Figure 5 - Courbe densité de courant-potentiel pour une électrode à combustible (hydrogène ou méthanol) et une électrode à oxygène Figure 6 - Caractéristiques densité de courant-potentiel d’une pile à combustible
• 1.3 - Rendements énergétiques

2 - Différentes filières de piles à combustible

• 2.1 - Présentation
  Tableau 1
• 2.2 - Piles à oxyde solide (SOFC)
  Figure 7 - Schéma de principe d’une cellule élémentaire de pile à combustible à oxyde électrolyte solide Figure 8 - Variation de la conductivité ionique d’oxydes électrolytes solides en fonction de la température Figure 9 - Variation de la conductivité électrique en fonction de la température de solutions solides La 1 – x Sr x MO3 – δ avec M = Mn, Co, Cr, Fe Figure 10 - Caractéristiques surtension-densité du courant de réduction de l’oxygène de l’air sur différents matériaux de cathodes à 800 C Figure 11 - Cellule élémentaire tubulaire avec tube support en zircone stabilisée [Siemens-Westinghouse] Figure 12 - Assemblage de cellules élémentaires tubulaires [Siemens-Westinghouse] Figure 13 - Comparaison des caractéristiques potentiel-courant de cellules à configuration tubulaire Figure 14 - Assemblage de cellules dans la configuration plane [Siemens] Figure 15 - Assemblage de cellules dans la configuration monolithique Tableau 2 Tableau 3
• 2.3 - Piles à carbonate fondu (MCFC)
  Figure 16 - Représentation schématique d’une MCFC Tableau 4 Tableau 5
• 2.4 - Piles à acide phosphorique (PAFC)
• 2.5 - Piles à membrane polymère (PEMFC)
• 2.6 - Piles à méthanol directes (DMFC)
  Figure 17 - Principe d’une pile à méthanol directe Tableau 6
• 2.7 - Piles alcalines (AFC)

3 - Piles métal-air

• 3.1 - Généralités
• 3.2 - Pile aluminium/air
• 3.3 - Pile zinc-air

4 - Système global

• 4.1 - Gestion du combustible
  Figure 18 - Traitement du combustible
• 4.2 - Gestion du comburant
  Figure 19 - Cogénérateur SOFC de puissance électrique 100 kW
• 4.3 - Gestion thermique
• 4.4 - Convertisseur

5 - Applications

• 5.1 - Production stationnaire
  Figure 20 - Système combiné pile à combustible-turbine à gaz Figure 21 - Système combiné pile à combustible-turbine à vapeur Figure 22 - Système combiné pile à combustible-turbine à gaz-turbine à vapeur Tableau 7
• 5.2 - Production embarquée
  Tableau 8
• 5.3 - Applications portables

6 - Perspectives