Chimie

Pile à combustible PEM

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Pile à combustible PEM

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  • Électrochimie
  • Expérimentation sur l'efficacité de la pile à combustible PEM

Table des matières

  • introduction
    • Lois Faraday
    • Volume de gaz théorique
    • Efficacité de Faradayy
    • Efficacité énergétique
    • Efficacité idéale
  • Matériel
  • construction
  • exécution
  • évaluation
    • interprétation
  • discussion

90 minutes.

Préparation et révision

  • Notions de base requises
  • Unités d'apprentissage supplémentaires

À propos de l'unité d'apprentissage

Auteurs

  • Cornélia Voigt
  • Anne Seidel

Supporté par

  • h-tec Hydrogen Energy Systems GmbH

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Le PEMFC a été développé chez General Electric au début des années 1960. Willard Thomas Grubb a développé une membrane échangeuse d'ions à base de polystyrène sulfoné à Schenectady (New York), sur laquelle Leonard Niederach a pu déposer du platine trois ans plus tard. & # 912 & # 93 Dans la littérature anglophone, ce type de pile à combustible est également utilisé en l'honneur des deux scientifiques de GE Pile à combustible Grubb-Niederach appelé. La pile à combustible à électrolyte polymère a été utilisée pour la première fois dans le projet de vol spatial américain Gemini au milieu des années 1960. & # 913 & # 93

En utilisant de l'hydrogène (H.2) et l'oxygène (O2) l'énergie chimique est convertie en énergie électrique. Le rendement électrique est d'environ 60 % selon le point de fonctionnement. Une membrane polymère solide, par exemple en Nafion, est normalement utilisée comme électrolyte. La température de fonctionnement est comprise entre 60 et 120 °C, des températures comprises entre 60 et 85 °C étant préférées pour un fonctionnement en continu. La membrane est revêtue sur les deux faces d'une électrode catalytiquement active, d'un mélange de carbone (suie) et d'un catalyseur, souvent du platine ou un mélange de platine et de ruthénium (électrodes PtRu), de platine et de nickel (électrodes PtNi), ou de platine et de cobalt (électrodes PtCo). H2-Les molécules se dissocient côté anode et s'oxydent en deux protons, libérant deux électrons. Ces protons diffusent à travers la membrane. Du côté de la cathode, l'oxygène est réduit par les électrons qui étaient auparavant capables de faire un travail électrique dans un circuit externe, ainsi que les protons transportés à travers l'électrolyte, de l'eau est créée. Afin de pouvoir utiliser le travail électrique, l'anode et la cathode sont connectées au consommateur électrique.


Où la technologie est-elle utilisée ?

Ces piles à combustible sont utilisées dans les véhicules et comme générateurs de chaleur et d'électricité dans les maisons. Il n'y a pas de limite au nombre de séries qu'ils peuvent être connectés afin d'ajuster la sortie. Avec la même taille, elles surpassent les batteries. Le défi technique le plus important et le plus difficile est la production d'hydrogène pur.

Structure et fonctionnalité

Au milieu de la pile à combustible PEM se trouve la membrane en forme de plaque rectangulaire. Une anode en forme de plaque y est fixée et une cathode est fixée du côté opposé. L'anode est alimentée en hydrogène, la cathode en air. Les deux électrodes sont connectées. L'hydrogène réagit à travers le catalyseur de métal précieux, généralement le platine, et se débarrasse de ses deux électrons. Cette oxydation produit deux protons qui & # 8222 & # 8220 migrent à travers la membrane vers la cathode opposée. Lorsque les protons et les électrons de l'hydrogène arrivent du côté de la cathode et que l'oxygène s'y trouve, la réaction suivante génère de l'eau ou H2O. En tant que & # 8222 déchet & # 8220 de cette double réaction chimique, de l'énergie électrique est générée, qui est éliminée par une connexion de pontage de l'anode et de la cathode.

Comportement physique et efficacité

Les piles à combustible PEM appartiennent au groupe des piles à combustible à basse température avec des températures de chauffage comprises entre dix et cent degrés Celsius. En fonctionnement pratique, ils sont généralement & # 8222 entraînés & # 8220 à soixante-dix à quatre-vingts degrés.

L'efficacité de la pile à combustible PEM définit généralement la relation entre l'énergie chimique appliquée et l'énergie électrique utilisable. Il se situe entre 35 et 70 pour cent. Le refroidissement et le débit réduisent le rendement, en particulier dans le cas de piles à combustible combinées connectées en série.

Les rendements thermodynamiques sont également appelés rendements théoriques. Ils décrivent le rendement maximum physiquement envisageable et possible de l'électricité. L'efficacité de la tension est d'une importance secondaire et n'est généralement pertinente que lorsque plusieurs cellules individuelles sont connectées en série.

Si vous souhaitez acheter une pile à combustible PEM, vous définissez la puissance requise en fonction de la taille de la pile individuelle et d'une connexion en série, ce que l'on appelle la pile. Plus les zones d'électrodes sur la membrane sont grandes, plus la cellule individuelle est performante.

Offre de marché et producteurs pour une pile à combustible PEM

Si une pile à combustible PEM de 1 kW est requise, une pile plus puissante est utilisée qui peut être techniquement étranglée. Les fabricants bien connus de piles à combustible PEM à basse température sont BE Power, Bluegen, H-Tec, Inhouse Engineering, Sener Tec, SolidPower et Viessmann. Une cinquantaine de fournisseurs et producteurs sont actifs en Allemagne.

Les entreprises de chauffage en Allemagne préfèrent les piles à combustible à haute température avec technologie à oxyde solide (piles à combustible SOFC). Les températures de fonctionnement des appareils sont comprises entre 600 et mille degrés. Par rapport aux piles à combustible PEM, elles présentent une plus grande tolérance quant à la pureté de l'hydrogène introduit.

Tirez le meilleur parti de peu d'électricité

Les piles à combustible PEM peuvent être construites par vous-même en remplacement de la batterie ou en tant que petit fournisseur d'électricité. Il est important de noter le principe technique qui, pour le dire simplement, génère plus d'électricité à partir de moins d'électricité. Afin de déclencher les processus de réaction chimique nécessaires dans la cellule au moyen de l'électrolyse & # 8222 à l'envers & # 8220, les électrodes doivent être alimentées en courant de travail. Par exemple, les petites batteries peuvent permettre de charger des batteries plus grosses.


Les PEM sont disponibles pour peu d'argent (

50 €) en kit pour les enfants. Je voudrais donc obtenir la membrane appropriée. Vous ne contournerez pas un catalyseur en métal précieux et si le sujet de votre travail technique n'est pas la magie noire du revêtement membranaire, alors je me contenterais d'acheter un ensemble et de caractériser ce PEM.

S'il y a assez d'argent de l'école, vous pouvez acheter plusieurs ensembles et construire une pile à partir d'eux.

Oui, j'ai probablement trouvé quelque chose pour ne pas avoir à utiliser de métal précieux, seulement avec la membrane j'ai encore des problèmes parce que je ne veux pas simplement prendre une membrane d'un ensemble, car elles sont en fait beaucoup trop petites. Merci mais :)

Avez-vous déjà déposé une demande de brevet pour votre invention ? Un PEM sans catalyseur en métal précieux serait génial.

testez-le d'abord, mais je suis très confiant :)

Avant de commencer, vous devez vérifier si vous avez les pièces individuelles ou d'où vous pouvez les obtenir. Cela doit être clarifié à l'avance avant de décider d'un sujet.

Maintenant, vous avez un problème.

On pourrait essayer de savoir si le contenu de la couche pour bébé qui absorbe le liquide peut être fondu en un film.

Vous pouvez écrire à l'entreprise qui fabrique de tels PEM et lui demander un petit échantillon.

Vous pouvez écrire à l'entreprise qui fabrique les piles à combustible pour enfants et demander une pièce de rechange (membrane) ou la rechercher sur Google.

Vous pouvez même rechercher sur Google où vous pouvez obtenir ces PEM.

et de toute façon, ce serait bien si vous aviez vous-même de telles idées. .

Je ne sais pas quoi penser de ta réponse. Ne pensez-vous pas que j'ai passé les dernières soirées à essayer de trouver une membrane qui ne vienne pas de l'autre bout du monde ? Quoi qu'il en soit, je vais vraiment devoir faire des lettres de motivation d'un site Web ou d'un autre, mais merci pour la réponse.

Vous n'avez donc jamais entendu/vu quelque chose comme ça pour les enfants sous forme de kits ? Il suffit d'acheter et de cannibaliser !

vous savez déjà que les membranes polymères peuvent se rapporter à différentes choses

eh bien, le platine ne fera pas le tour je pense, ned sera également intégré dans les voitures aux prix


Génération d'énergie électrique avec une pile à combustible PEM

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Commentaires:

  1. Stanburh

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