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Bonjour, dans cette classe, nous allons examiner les types de piles à combustible. (Voir la diapositive: 00:21) Les objectifs d'apprentissage de cette classe sont triples, d'abord, nous regardons quels sont les différents types de piles à combustible, puis nous verrons ce qui les différencie les uns des autres. Parce qu'en tant que technologie, il semble que c'est la même chose, mais il y a des aspects spécifiques par lesquels une pile à combustible ou un type de pile à combustible diffère de l'autre et nous allons donc essayer d'examiner cela à un niveau de détail. Et nous ferions de même en regardant ce qui est là vous savez les avantages et les inconvénients relatifs. Bien sûr, alors que nous allons à travers les matériaux de cette classe, nous allons voir beaucoup plus de détails sur chaque type de pile à combustible. Mais c'est le vaste ensemble d'objectifs que j'aimerais que vous sachiez accomplir au fur et à mesure que nous allons dans cette catégorie. (Référez-vous à la diapositive: 01:06) Donc, à l'écran, vous voyez une esquisse d'une pile à combustible ou un schéma d'une pile à combustible et, comme vous le savez très largement, vous savez qu'à la fin de la journée il y a une charge externe que vous essayez de conduire. Donc, ça pourrait être tout ce qui pourrait être un ventilateur ou une lumière, ou vous connaissez la mise sous tension d'une maison ou ça pourrait être la mise sous tension d'une automobile. Donc, tout ce que vous savez, quelle que soit votre utilisation finale, est tous accrois à ce que vous connaissez la terminologie que nous appelons ici la charge externe et donc c'est quelque chose que nous allons déjà utiliser. L'unité que vous voyez ici est la simplification de toute cette unité que vous voyez ici, est la simplification que vous connaissez un schéma de la pile à combustible. Donc, c'est la pièce principale de tout ce que vous savez le circuit que vous voyez ici, c'est ce dont nous discutons. Donc, vous voyez que la pile à combustible est constituée de 3 parties ici, l'une est l'anode que vous voyez ici, puis il ya une cathode qui est cette unité ici qui est marquée ici, et puis dans le centre, vous avez l'électrolyte. Donc, si vous regardez les 3 parties principales d'une pile à combustible qui est l'anode, la cathode et l'électrolyte en principe sont les mêmes qu'une batterie. Donc, donc, vous savez en termes de technologie, en termes de science au moins la pile à combustible est fondamentalement la même que celle d'une batterie la science que vous connaissez gouverne le comportement d'une pile à combustible plusieurs d'entre vous savez des paramètres qui sont intéressants dans une pile à combustible sont essentiellement les mêmes que ce que vous verrez dans une batterie. La principale différence réside dans le fait que les réactifs utilisés ici ou les gaz ou les liquides alors que, dans une batterie typique, ils sont solides. Donc, c'est quelque chose et nous allons voir ça dans, donc c'est quelque chose qui fait la distinction entre ces deux et qui peut aussi être regardé plus en détail. Mais ce n'est pas le but de notre discussion actuelle, mais c'est quelque chose dont nous devrions être conscients. Ainsi, dans tous les cas, une anode, un électrolyte et une cathode et une utilisation typique d'une pile à combustible supposeraient que plusieurs de ces piles à combustible soient connectées en série ou en parallèle, ce qui serait considéré comme une pile. Donc, ce n'est pas différent de ce que vous faites avec la batterie. Donc, si vous prenez la télécommande de votre téléviseur ou que vous savez, disons, une calculatrice ou tout ce que vous savez, ou même un jouet électronique jouet, vous voyez plusieurs cellules qui sont présentes à l'intérieur de ce jouet. Si vous regardez attentivement si vous suivez attentivement le circuit vous trouverez que ces cellules sont connectées en série dans certains cas elles sont connectées en parallèle et vous pouvez avoir une combinaison de ces cellules. Donc, cette combinaison décide simplement de ce qui est le courant que vous pouvez avoir dans le circuit et aussi quelle est la tension que vous pouvez avoir dans le circuit. Donc, cette combinaison est alors décidée par la façon dont vous avez arrangés ces cellules en série et en parallèle et donc, qui décide également de la puissance disponible dans le circuit. Et la puissance est généralement un paramètre critique qui décide si votre charge externe va être capable de fonctionner, étant donné que vous avez connecté ce bloc d'alimentation à ce dernier. Donc, c'est l'idée de base et typiquement une anode est l'endroit où la réaction d'oxydation a lieu. Donc, certaines espèces s'oxydent, ce qui veut dire que, de la façon la plus fondamentale dans laquelle vous définissez le processus d'oxydation, c'est qu'un électron est libéré de l'espèce ok. Donc, un électron est libéré cet électron est ce que vous voyez ici, qui se dirige vers ce circuit extérieur, non. Donc, c'est ce que vous voyez ici que l'électron a été libéré par certaines espèces à l'anode, dans cette région quelque part dans l'anode, tout au long de cette anode. Je vous donne juste un endroit où vous savez qu'il est en ligne avec le fil. Donc, que vous voyez la relation générale de la relation, mais ça pourrait être n'importe où sur cette anode que ces espèces sont oxydées, elle libère un électron. Et cet électron est en fait comme nous le verrons dans un instant il est mis dans des circonstances où il ne peut aller que par le circuit extérieur. Et vous savez que ce fil que vous voyez ici qui se dirige est appelé est appelé le circuit extérieur parce qu'il conduit à cette banque de charge externe ici. Ainsi, il conduit à cette banque de charge externe ici, puis sort de la charge externe non charge de la banque la charge externe et sort de la charge externe et revient à cette unité de pile à combustible dans une région avec à la cathode. Donc, c'est le processus général que vous connaissez. Maintenant, à la cathode, vous avez une réaction de réduction. Donc, la réaction de réduction est généralement à nouveau un électron. Donc, l'oxydation est la perte d'électrons et la réduction serait un gain d'électrons ok. Donc, la réduction se produit à l'. Donc, c'est pour certaines espèces qui sont présentes dans le circuit. Donc, cette espèce se trouve à la cathode et cet incident qui ramure les électrons et se réduit. Donc, c'est le processus général qui se passe dans ce circuit pour ainsi dire. Et un paramètre clé ici dans cette discussion que je viens de traverser j'ai parlé de l'anode. Donc, j'ai parlé de cette région, j'ai parlé du circuit, j'ai parlé de la charge externe, j'ai parlé de cette partie du circuit et j'ai parlé de la cathode. Donc, dans toute cette discussion il y en a une, une partie importante de ce circuit dont je n'ai pas parlé pour la plupart et c'est l'électrolyte. Et il est très intéressant de noter qu'en fait dans beaucoup de ces technologies l'électrolyte est un facteur décisif, c'est un facteur très crucial est un facteur très critique bien que ce n'est pas la partie qui génère le courant. Donc, si vous voyez toute la description que je viens de vous donner une réaction se produit aux électrons de l'anode apparaissent dans le circuit extérieur et à travers cet électron, un travail est fait et c'est ce que vous essayez de réaliser vous savez d'exécuter une machine ou d'exécuter quelque chose dans votre maison. Donc, tout ce qui se passe dans le circuit extérieur et enfin, l'électron revient à la cathode, puis une autre réaction se produit. Donc, dans tout ce processus, il semble que l'électrode ne fait rien, je suis désolé qu'il apparaisse si l'électrolyte ne fait rien. Mais en fait, c'est une partie très critique du circuit parce qu'il décide dans quelle direction les électrons s'écouleront et dans quelle direction et comment la réaction se produit et comment la réaction est complétée ok. Après tout, vous avez une réaction où un électron est libéré, une autre réaction où un électron est gagné et une voie pour l'électron. Maintenant, si vous n'avez pas l'électrolyte, vous aurez cette oxydation et cette réduction se produisent de manière incontrôlée et aucune énergie ne viendra au circuit extérieur. Donc, aucune énergie ne va arriver à ce que vous connaissez la charge externe que vous avez et, par conséquent, rien ne se passera. Donc, c'est comme si vous sachiez brûler du carburant de manière inutile. Donc, vous voulez utiliser ce carburant pour faire quelque chose et vous permettre d'utiliser ce carburant pour faire quelque chose que vous avez besoin de cet électrolyte parce que cet électrolyte divise ensuite la réaction en deux parties. Une partie est cet électron qui passe dans le circuit extérieur et se fait faire un travail pour vous et une autre partie, c'est que certaines espèces passent par l'électrolyte, arrivent à la cathode et regissent cet électron d'une manière ou d'une autre, puis vous font savoir réduire et certaines espèces sont réduites et la réaction est terminée. Donc, dans la mesure où nous progrès dans cette classe, nous allons examiner différents types de piles à combustible, en particulier, vous trouverez qu'une manière importante dans laquelle ces piles à combustible diffèrent est dans le choix de l'électrolyte ok. Donc, cette partie de cette partie d'électrolyte est très cruciale pour différencier les différents types de piles à combustible. Et il crée aussi d'autres aspects des piles à combustible est celui de la pile à combustible est alors contrôlé par ce choix de l'électrolyte et donc c'est quelque chose que nous regarderont également. (Référez-vous à la diapositive: 09:05) Donc, dans ce contexte, je veux parler d'un peu de la conductivité ionique par rapport à la conductivité électronique. Ainsi, par exemple, dans notre dernière diapo sur laquelle nous retournerons, j'ai parlé de l', je vais juste le dire un peu. Donc, nous avons parlé du flux d'électrons. Donc, maintenant, dans le circuit extérieur, vous avez un flux d'électrons. Donc, dans ce chemin, vous avez un flux d'électrons et dans ce chemin aussi vous avez un flux d'électrons. Ainsi, en d'autres termes dans tout ce circuit qui est autre que ce qui est autre que cette partie centrale qui est la pile à combustible, tout autre que le chemin central qui est la pile à combustible est appelé le circuit extérieur et dans le circuit extérieur, l'électron se déplace. Donc, en d'autres termes, il y a un chemin pour la conductivité électronique dans le circuit extérieur Maintenant, clairement, la façon dont j'ai dessiné ça et la façon dont je vous explique cela signifie aussi que l'électron ne peut pas traverser comme ça. Donc, cette voie n'est pas permise pour l'électron, d'accord. Donc, l'électron passe simplement par le circuit extérieur et arrive à la cathode, mais ne peut pas passer par le go de l'anode à la cathode, à travers l'électrolyte, non. Donc, si vous avez simplement des électrons allant de l'anode en continu à cathode vous aurez une accumulation continue de charge négative et la cathode et l'accumulation continue de charge positive à l'anode. Donc, ça n'arrive pas. Si elle continue à se produire et ensuite elle se construira simplement assez d'un potentiel inversé sur le circuit qu'elle arrêtera le flux d'électrons ok. Donc, en gros ou c'est comme empiler des choses dans le dans une direction et une fois que vous l'avez empilé jusqu'à un certain point, vous ne pouvez pas pousser les choses vers le haut, ils vont commencer à coulisser plus vite aussi vite que vous le pousserons. Alors, vous vous arrêterons. Donc, c'est fondamentalement ce qui va se passer, si vous ne terminez pas la réaction et la rendre neutre à nouveau. Si vous terminez la réaction et la rendre neutre encore une fois, vous pouvez continuer à pousser des électrons dans une direction. Donc, pour compléter la réaction à partir de deux dans le processus le processus de réaction pour compléter le processus de réaction, vous devez avoir quelques espèces qui traversent et complète cette réaction l'espèce qui traverse l'électrolyte est typiquement un ion, ok. Donc, l'ion passe par l'électron d'électrolyte va au circuit extérieur. Ainsi, l'électrolyte a une conductivité ionique alors que, les fils qui sont là dans le circuit extérieur ont une conductivité électronique ok. Donc, vous avez une connectivité électronique dans le circuit extérieur, mais vous avez une conductivité ionique dans l'électrolyte. Il est très important de savoir que vous savez quand vous mesrez la conductivité il y a différents instruments qui sont utilisés pour mesurer la conductivité, parfois vous obtiendrez une valeur de conductivité qui est le mélange de ces deux conductivités d'accord parce que la conductivité signifie fondamentalement qu'il y a eu un transfert de charge ok. Donc, vous avez fait des frais. Donc, c'est ce que ça veut dire. C'est juste dans le langage courant, en usage courant, on suppose que c'est des électrons. Donc, nous disons que quelque chose a des métaux de haute conductivité ont une conductivité élevée est une déclaration commune que nous avons. En général, les métaux ont une conductivité électronique élevée. Donc, un métal typique, par exemple, ne fera aucun ion par ion, je veux dire tout ce que vous savez comme H plus ou un O2 moins ion oh. Donc, l'ion typique comme ça ne va pas être conduit par le métal, mais quand on continue à dire qu'il a une conductivité élevée, mais qu'il va conduire des électrons. Donc, lorsque nous parlons de conductivité, c'est un aspect que nous devons être vigilants, qu'il y a la conductivité de différentes espèces possibles et que, par conséquent, dans une circonstance particulière, vous pouvez avoir une de ces espèces en cours de conduite ou plus d'une espèce en cours de conduite. Donc, il y a des matériaux où vous pouvez avoir un mélange de conductivité électronique aussi bien que de conductivité ionique, vous pouvez aussi avoir des matériaux là où vous n'avez que la conductivité ionique vous pouvez aussi avoir des matériaux nous n'avons que la conductivité électronique. Dans un circuit typique qui implique une source d'énergie de cette nature où vous avez une pile ou une pile à combustible, vous ne voulez que la conductivité ionique dans l'électrolyte et seulement la conductivité électronique dans le circuit extérieur. Donc, c'est la chose de base que tu veux faire. Vous ne voulez que électronique, je suis désolé seulement ionique et seulement électronique ; Si vous avez une conductivité électronique au mauvais endroit. Donc, dans le contexte de ce circuit, je fais référence à la possibilité que vous avez un transfert d'électron se produisant également à travers l'électrolyte. Si vous avez également un transfert d'électron dans l'électrolyte, vous avez ce que l'on appelle un court-circuit interne. Cela signifie que vous avez fourni les électrons sont un chemin très facile pour compléter le circuit et ils ne passent pas par le circuit extérieur au lieu de simplement couper à travers l'électrolyte de l'anode à la cathode, et qui gaspent complètement l'énergie qui est disponible dans le carburant. Donc, le résumé de ce que j'essaie de décrire ici est que dans un circuit typique qui implique une source d'énergie de cette nature, il y a des parties du circuit qui doivent avoir une conductivité électronique et d'autres parties qui sont supposons avoir une conductivité ionique. Et vous devez faire attention à ce que vous sachiez que le matériel tel que l'électrolyte ou les composants tels que l'électrolyte ne doit pas avoir de conductivité ionique. Parfois, lorsque le matériau se détériore pour diverses raisons, il peut développer la conductivité électronique et cela est considéré comme mauvais, ok. De diverses manières, il peut y avoir d'autres processus qui peuvent se produire qui peuvent créer une voie pour un court-circuit interne et qui est considéré comme étant mauvais et même considéré comme dangereux. Donc, vous devez faire attention à ce que vous devez en être conscient. Donc, comme je l'ai dit, il s'agit d'une distinction très importante entre ce qu'est la conductivité ionique par rapport à ce qui est la conductivité électronique. Et le fait que lorsque vous regardez un circuit, il y a des régions qui devraient en avoir un et non l'autre, et si vous avez un mixage que vous faites alors votre appareil n'est pas performant, correctement. (Référez-vous à la diapositive: 15:45) Comme je l'ai mentionné, les piles à combustible sont de divers types. Donc, fondamentalement, une pile à combustible va avoir un approvisionnement en carburant, ce qui est généralement dans la plupart des cas le carburant standard dont les gens discutent dans le contexte d'une pile à combustible est l'hydrogène. Vous pouvez avoir d'autres combustibles, mais le plus souvent nous parlons d'hydrogène comme source d'énergie ou de source de combustible, est utilisé dans une pile à combustible et typiquement l'oxydant n'est que de l'oxygène ou de l'air. Donc, sur le côté anode de la pile à combustible, vous alimerez de l'hydrogène, sur le côté cathodique vous fournira de l'air ou de l'oxygène et c'est un type de configuration typique dans lequel vous êtes en train de regarder des piles à combustible. Mais vous avez un large éventail de possibilités concernant la façon dont la pile à combustible traite de cette combinaison combustible-air et comment elle fonctionne. Comme je vous l'ai dit très intéressant, même si vous avez l'électrolyte qui n'est pas critique dans la production réelle de toute puissance pour vous, je vais vous montrer maintenant que la gamme de piles à combustible qui sont possibles. Diffère fondamentalement dans le choix de l'électrolyte qui existe dans la pile à combustible. Donc, ce n'est pas tant la différence dans l'anode ou la cathode bien que ces différences aient aussi des différences, fondamentalement les différences apparaissent en raison d'une différence dans la sélection de l'électrolyte. Cela fait beaucoup d'autres décisions pour la pile à combustible et qui décide ensuite ce que la pile à combustible peut faire, quels sont ses avantages, quels sont ses inconvénients, quelles sont ses limites. Donc, tous ces choix sont décidés par le choix de l'électrolyte. Donc, dans la table que je vais vous montrer, je vais regarder quelques types différents de piles à combustible et dans chaque cas, la différence principale est l'électrolyte. Donc, sur le côté gauche de votre table que vous voyez ici, vous voyez différents types de piles à combustible, celui qui est juste au sommet est ce qu'on appelle un électrolyte de polymère une pile à combustible ou une pile à combustible à membrane échangée de protons, une pile à combustible PEM qui est une pile à combustible à membrane échangeur de protons. Au fur et à mesure que vous allez du haut de la table au bas de la table, les électrolytes continuent de changer et une caractéristique importante qui change par suite de ce changement de l'électrolyte est la température de fonctionnement de la pile à combustible qui est ce que vous voyez ici ok. Donc, la température de fonctionnement de la pile à combustible change à mesure que vous changez l'électrolyte et c'est un paramètre important qui est en train de changer à cause de la sélection de l'électrolyte. Il a également des répercussions sur d'autres paramètres de la pile à combustible, comme les catalyseurs utilisés, ainsi que sur le type de combustible qui peut être utilisé dans la pile à combustible que vous verrez dans cette technologie. Que, pour différents types de piles à combustible, il y a des produits chimiques particuliers qui peuvent être présents dans votre courant réactif, le réactif pourrait être sur le côté piste ou le côté combustible les deux sont des réactifs bien que le combustible soit l'oxydant et je veux dire. Donc, le carburant est le carburant et l'oxygène est l'oxydant. Donc, vous avez ces deux combinaisons de ce que vous envoyez dans la pile à combustible et elles sont généralement appelées des réactifs. Donc, il va se passer que beaucoup des réactifs basés sur la source à partir de laquelle vous obtenez le réactif. Ainsi, par exemple, vous pouvez obtenir de l'oxygène de grande pureté qui viendra directement de notre réservoir ou vous pourriez être juste en train de prendre de l'air qui est juste que vous connaissez l'air ambiant. Maintenant, si vous prenez l'air ambiant que vous avez de l'oxygène, vous avez de l'azote, vous aurez quelques petites quantités de dioxyde de carbone, peut-être des quantités extrêmement minuscules de vous connaissez d'autres gaz, peut-être qu'il y a un autre véhicule qui est à proximité. Donc, ça peut aussi donner à certains que vous connaissez le monoxyde de carbone ou les oxydes nitreux de différents types. Donc, différentes choses peuvent entrer dans votre pile à combustible. Maintenant, certains de ces ingrédients dans le flux gazeux peuvent affecter l'anode ou affecter la cathode ou affecter l'électrolyte. Et si cela les affecte négativement, alors l'un de ces composants cessera de fonctionner et cela aura un impact sur le fonctionnement général de votre pile à combustible. Par conséquent, il est très important de comprendre quel paramètre quel réactif vous connaissez bien pour une pile à combustible qui est en quelque sorte décrite comme un poison pour la pile à combustible parce qu'elle détruit le fonctionnement de la pile à combustible. Donc, si vous regardez les différents types de piles à combustible, comme je l'ai dit, vous savez que celui qui se trouve en haut de votre table est une pile à combustible à membrane échangable de protons. En général, l'électrolyte est un polymère qui est l'électrolyte standard que j'ai utilisé et habituellement ces électrolytes fonctionnent à moins de 100 degrés C. Maintenant, si vous allez bientôt regarder les réactions qui se produisent dans une pile à combustible, mais l'un des principaux produits que vous obtenez d'une pile à combustible est l'eau. L'hydrogène réagit donc avec l'oxygène et génère de l'eau. Donc, si vous êtes en dessous de 100 C à la température, cette eau sera sous forme liquide. Donc, son eau liquide de la même façon que vous avez de l'eau dans un verre de moi, du verre contenant de l'eau etcetera. Donc, il n'est pas sous forme de vapeur ce n'est pas de la vapeur, alors est juste assis sous forme liquide. Donc, ça peut ne pas sembler beaucoup,
Mais fondamentalement dans cette technologie, l'état de l'eau définit certaines des difficultés opérationnelles auxquelles la pile à combustible peut faire face lorsque vous exploitez la pile à combustible pendant un certain temps d'accord. Donc, c'est quelque chose que vous devez savoir souvent alors que vous comprenez de plus en plus cette technologie, vous apprécierez ces nuances associées à l'état de l'eau. Mais je vous signale simplement que vous savez que ce type particulier de pile à combustible fonctionne en dessous de 100 degrés C typiquement et que, par conséquent, cela signifie que l'eau est maintenant à l'état liquide. Le prochain type de pile à combustible ici est la pile à combustible alcaline et comme vous pouvez le voir ici, il fonctionne entre 100 et 250 degrés C. Et d'ici à partir d'ici sur le bas sur cette table, vous avez des piles à combustible qui fonctionnent progressivement à des températures de plus en plus élevées et donc, dans toutes ces piles à combustible, l'eau n'est généralement pas dans l'état liquide. Donc, il est sous forme de vapeur que vous avez à traiter avec de l'eau à moins que vous le pressuriser, mais en gros, il est assis à l'état de vapeur. Donc, la pile à combustible alcaline est la prochaine à des températures encore plus élevées entre 160 et 220 degrés C, vous avez une pile à combustible acide phosphorique. Donc, c'est la température encore plus élevée de fonctionnement. Si vous allez à 600 à 700 degrés C, il y a quelque chose que l'on appelle la pile à combustible à carbonate fondu ou plutôt. Si vous sélectionnez le carbonate fondu comme électrolyte, la plage de températures que vous devez utiliser pour le faire fonctionner est de 600 à 700 degrés C. Et finalement, vous arriez à la pile à combustible à oxyde solide où vous êtes à la recherche d'une température de fonctionnement de 1000 degrés C ou plus. Maintenant, je viens de mentionner certains noms et j'ai mentionné certaines températures. Il est donc intéressant de comprendre pourquoi ces noms donnent lieu à ces températures. Donc, la première chose est les noms que je vous ai mentionnés, qu'il s'agisse d'une pile à combustible à membrane échangeur de protons ou d'une pile à combustible alcaline ou d'une pile à combustible à acide phosphorique ou d'une pile à combustible à base de carbonate ou de piles à combustible à oxyde solide toutes ces piles à combustible le nom fait référence au matériau qui a été choisi comme étant l'électrolyte ok. Ainsi, dans une pile à pile à membrane d'électrolyte de polymère, il s'agit d'un électrolyte polymère, d'un électrolyte à base de polymère, une pile à combustible alcaline utilise des ions OH KOH comme étant l'électrolyte. Vous avez de l'acide phosphorique est utilisé dans une pile à combustible acide phosphorique, les ions de carbonate sous forme de carbonates fondus sont utilisés comme électrolytes dans les piles à combustible en carbonate fondu et, enfin, dans les piles à combustible à oxyde solide, vous avez des matériaux céramiques qui ont des oxydes. Donc, Yttrium stabilisé la zircone, nous allons voir que Yttria stabilisé de zirconium etcetera est utilisé comme électrolyte. Donc, ces 4 5 piles à combustible que je vous ai montrées ici diffèrent dans le matériau qui a été utilisé comme électrolyte et qui définit également le nom de la pile à combustible. Eh bien, ça vous amène à la question suivante d'accord. Alors, quoi? Donc, vous avez sélectionné un autre électrolyte. Pourquoi vous devriez faire une différence par rapport à la température de fonctionnement? Comme je vous l'ai dit pour compléter le circuit, vous devez avoir des ions voyageant à travers le droit d'électrolyte. Donc, vous avez des électrons voyageant à travers le circuit extérieur et vous avez des ions voyageant à travers l'électrolyte. Maintenant, quand vous tracez le courant à partir du circuit quand vous tracez un courant qui est effectivement le taux auquel vous tracez des électrons du circuit ok. Donc, vous avez un peu de charge, vous y mettez un peu de charge et disons qu'il s'agit d'un circuit de 5 ampères ou quelque chose comme si vous savez que nous ne dessinons habituellement pas 5 ampères, même si c'est un circuit de 5 ampères que nous dessinons beaucoup moins que ça. Donc, en tout cas, supposons que vous dessine un demi-ampon. Donc, dans un demi ampli vous pouvez calculer combien de coulombs par seconde il est et donc, combien d'électrons par seconde il est ok. Donc, une fois que vous avez comprendre combien d'électrons par seconde sont nécessaires pour traiter ce demi-ampon. Donc, la réaction doit se produire à ce taux. Donc, en d'autres termes, les électrons doivent être générés à l'anode et introduits dans le circuit extérieur à ce taux, les électrons doivent arriver à la cathode et le même taux et les électrons doivent être consommés à la cathode au même taux seulement alors vous n'avez pas d'accumulation d'électrons, seulement alors vous avez un flux continu d'électrons. Maintenant, je n'ai parlé que d'une sortie de l'anode voyageant à travers le circuit extérieur à l'arrivée à la cathode. Les ions doivent également passer de l'anode à la cathode ou la cathode à l'anode selon le type d'ion que nous allons voir sous peu, au même taux pour s'assurer que le circuit est toujours rempli. S'ils ne se croisent pas au même rythme, vous aurez une accumulation de charge, cela signifie qu'il n'y a pas assez d'ions pour terminer la réaction. Donc, les électrons arrivent là et ils attendent les ions. Les quelques personnes qui en sont venues ont terminé la réaction que le reste d'entre elles sont juste en train d'attendre les ions à venir. S'ils s'assoient autour et attendent qu'ils construisent des charges s'ils construisent des charges, ils arrêtent de plus en plus courant dans le circuit. Il est donc important que les ions se déplacent également dans le circuit à un taux acceptable. En fait, au même rythme, sauf vous savez regarder la charge de l'ion. Je veux dire, après avoir pris en compte la charge de l'ion, il a deux fois plus le même taux. Donc, si c'est un ion 2 moins, vous pouvez avoir la moitié du nombre d'ions qui se déplacent lorsque vous avez des électrons déplaçant le circuit extérieur de façon à ce que les charges soient équilibrées. Mais le fait est qu'ils doivent traverser. Maintenant, il s'avère que dans la plupart de ces matériaux qui ont un certain ion, la vitesse à laquelle vous pouvez déplacer l'ion à travers ce matériau dépend de la température. En d'autres termes, la conductivité ionique de la plupart des électrolytes, la conductivité ionique de la plupart des électrolytes dépend de la température dépendante de la température. Et typiquement, ça veut dire, typiquement on voit que si on augmente la température de l'électrolyte, alors la conductivité ionique s'améliore, de fait, de cette manière dans ce contexte, elle est très différente de la conductivité électronique. Si vous prenez n'importe quel fil métallique, tout conducteur métallique qui conduit des électrons si vous augmentez la température de ce matériau, il augmente généralement dans la résistance parce qu'il augmente le nombre de collisions que l'électron aura à affronter alors qu'il tente de passer par son conducteur et, par conséquent, il ralentit l'électron. Donc, typiquement ceci est vu sous la forme d'une résistance accrue au flux d'électrons dans le circuit extérieur. Donc, c'est ce que vous verrez quand vous aurez un conducteur métallique. Dans tous les conducteurs ioniques, c'est le contraire. Dans les conducteurs ioniques, la voie de la conductivité ionique est telle que et le processus est tel que si vous élevez la température, cela se produit plus rapidement. Donc, vous avez une meilleure conductivité plus rapide pour ces ions qu'à des températures plus élevées. C'est donc la raison pour laquelle le choix de l'électrolyte affecte la température à laquelle vous utilisez. Le choix de l'électrolyte affecte la température à laquelle vous êtes en opération car seulement à cette température ce matériau peut conduire des ions à un taux appréciable. Donc, vous pouvez prendre une pile à combustible à oxyde solide et essayer de l'utiliser à température ambiante. Donc, les réactifs sont les mêmes que vous allez envoyer le même réactif à l'anode et le réacteur correspondant à la cathode. Ainsi, les réactifs ne sont pas différents, ils sont les mêmes indépendamment de la température de fonctionnement d'une pile à combustible à oxyde solide. Mais à la température de la pièce, la conductivité ou la conductivité ionique de l'électrolyte d'oxyde solide sera si basse qu'avec tant d'ordres de grandeur bas, il pourrait être comme si vous connaissez 6 7 ordres de grandeur plus bas que ce qui est disponible dans le circuit extérieur que vous ne pouvez en tirer aucun courant appréciable ; Même si vous envoyez des réactifs suffisants sur le côté de l'anode et suffisamment de réactifs sur le côté cathodique.
Et comme vous levez progressivement la température des piles à combustible à oxyde solide, la conductivité ionique augmente et lorsque vous arriez à environ 1000 degrés C d'opération, vous avez une conductivité ionique suffisante pour qu'elle corresponde à ce qui est nécessaire dans le circuit et, par conséquent, vous pouvez dessiner un courant appréciable. Ainsi, vous pouvez voir que le choix de l'électrolyte a une incidence directe sur la température à laquelle la pile à combustible peut fonctionner principalement parce qu'elle a une incidence sur la conductivité de la conductivité ionique de cet électrolyte en fonction de la température. (Référez-vous à la diapositive: 28:49) Dans la table que vous voyez ici pour les différentes piles à combustible à ce stade, je ne mets que les abréviations ici, mais elles correspondent directement aux types de piles à combustible que nous avons vues précédemment. Vous pouvez voir ici quelle réaction se produit à l'anode ou quels réactifs arrivent à l'anode ou quels sont les réactants possibles qui peuvent être utilisés à l'anode, quel est l'ion qui traverse dans l'électrolyte et quels sont les réactants possibles qui sont disponibles pour vous à la cathode. Donc, si vous regardez la pile à combustible PEM ou la pile à combustible acide phosphorique de la PAFC, elles sont toutes des piles à combustible où l'ion transféré est le proton. H plus ion, H plus ion est un proton et c'est l'ion qui est transféré pour permettre ceci et donc la conductivité de l'électrolyte est l'électrolyte conduit des protons. Il s'appelle un conducteur de protons et c'est pourquoi parfois ils appellent ça la pile à combustible à membrane échangeux de protons. Donc, c'est un proton qui est l'ion H plus. Et le réactif qui arrive à l'anode est H2 et à la cathode le réactif qui arrive est O2, et la réaction une fois qu'il est complet, vous avez l'eau du produit qui est éjectée du circuit de la pile à combustible du côté cathodique. Donc, c'est ce qui se passe dans une pile à combustible PEM ou une pile à combustible à membrane échangeur de protons. Si vous allez à la pile à combustible alcaline comme le nom suggère que c'est un ion OH moins qui est impliqué dans le processus d'achèvement de la réaction et c'est l'ion thaT se déplace à travers l'électrolyte ok. Donc, un ion OH moins est impliqué ici. Donc, vous pouvez voir h