DE LA PILE DE BAGDAD A LA PILE A COMBUSTIBLE. Intervenant : Madame Elodie Pahon

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1 DE LA PILE DE BAGDAD A LA PILE A COMBUSTIBLE Intervenant : Madame Elodie Pahon Ingénieure au FC-LAB Professeurs : Madame Chloé Baros Madame Agnès Filleul Monsieur le chef d établissement, Monsieur Philippe Corriette

2 DE LA PILE DE BAGDAD A LAPILE A COMBUSTIBLE Compte-rendu séance 1 Animateur: Madame Filleul Secrétaire: Morgane *Une élève propose de faire des petits groupes pour effectuer des recherches *Un élève demande si l électricité peut être stockée dans un fil Réponse d'un élève: Non l'électricité ne peut pas être stockée à un endroit, *Un élève demande s il y a de l'acide. Non il n'en faut pas forcément : tu penses à la batterie. *On a cherché une caisse à outils pour démonter une pour observer de quoi elle est constituée. *Nous sommes allés sur les ordinateurs en constituant des petits groupes, pour effectuer des recherches sur l'histoire de

3 la pile. * Nous recherchons un titre *Chaque groupe explique le fonctionnement de la pile qu'il a étudié. Compte-rendu séance 2 Animateur: Nathan Secrétaire: Morgane *Comment fonctionne une pile chimique? *Schéma ou maquette? Va-t-on faire une ou plusieurs piles? De quelle manière? De quelle manière? Avec Solidworks et e- drawings : en 3D et la décomposer. *Fabriquer toutes les piles de l'histoire? Faire seulement les plus importantes et celles qui sont réalisables *Faire la pile Volta, celle du cours, la pile Leclanché et étudier si la pile Daniell est réalisable *Réaliser un parallèle entre une pile d'expérience et celles du commerce

4 *Écrire les réactions chimiques d'une pile * Apporter une nouvelle expérience? *Comment mettre tout ça en place? *Introduire une vidéo, pas plus de 10minutes *Temps de préparation? Pendant les heures de cours par petits groupes *Animations Panneaux explicatif, pistes audio sur MP3, photos et vidéos, faire fonctionner quelque chose avec la pile? Raccorder le robot de technologie avec la pile *Pile à combustibles sur le stand grâce à une doctorante (chercheuse) *Construire un logo avec des LED * Déguisements par siècle de création des piles présentés. Compte rendu séance 12 mars 2014 animateur, Mme PAHON, doctorante, travail au FC lab. à Belfort

5 Que produit la pile a combustible? la pile a combustible produit de l'électricité un peu de chaleur et de l'eau et rien d'autre Qu'est - ce qu'utilise la pile à combustible? Elle utilise de l'hydrogènes mélangé à de l'air ambiant (oxygène) Vous travaillez sur quoi comme pile à combustible? C'est une PEMFC une pile à combustible à membrane échangeuse de proton, c'est une pile qui marche à basse température (50 à 80 ) il existe des pile qui fonctionne de 60 à 700! ->du coup nous étudions surtout la PEMFC Est-ce avantageux de prendre l'hydrogène comme gaz? Il y a, à la fois des avantages et des inconvénients, les avantages matériaux abondant (eau, ), non polluant et non toxique, forte quantité d'énergie générée lors de la combustion, Inconvénients: explosif inflammable, coût de production de l hydrogène (transformation), pas d hydrogène à l'état naturel nécessité d'être comprimé ou liquéfié CONSTITUTION De quoi est constitué la pile a combustible?

6 La pile à combustible est constitué de 5 cellules : ce sont celles qui produisent l'énergie elle sont composée de la membrane : -elle doit laisser passer les protons de l'atome d'hydrogène -mais ne doit pas laisser passer les électrons, donc doit être un isolant électrique -la membrane ne doit pas laisser passer l'oxygène -elle doit être épaisses de 50 à 200 micromètres -c'est l'élément le plus important de la cellule Les électrodes -c'est là où se produit ce qui produit l électricité -il y en a 2 l'un est le cathode (là où il y a l'oxygène et de l'hydrogène), l'autre est l'anode, là ou il n'y a que de l'hydrogène Les plaques bipolaires -elles servent à évacués l'eau et les gaz non consommés -elles servent à séparer les gaz (sinon cela explose) -elles assurent les liaison électriques PRINCIPES DE FONCTIONNEMENT l'anode est chargée en hydrogène et le cathode en oxygène, la membrane séparent les deux électrodes est ne laisse que passer les protons, les électrons (l électricité) eux ne peuvent pas passé, la membrane est un isolant électrique, et est imperméable à l'oxygène,qui est dans le cathode, car elle ne doit pas passer dans l'anode Les électrons, eux passent dans l'anode et font un chemin extérieur pour arrivés dans la cathode en alimentant un générateur électrique. La réaction est produite grâce aux platines sinon il ne se passerait rien. Une fois les électrons et les protons arrivés dans le cathode ils se combine à l'oxygène et cela produit de l'eau. La pile à combustible produit également de la chaleur qui peut

7 être récupérée. La pile à combustible fonctionne tant qu'elle est approvisionnée en oxygène et en hydrogène. SON APPLICATION La pile à combustible ne date pas d'aujourd'hui ( première démonstration en 1839). Elle s'applique déjà sur des transports quotidiens mais aussi pour des applications spatiales : -en automobile : Le système de la pile à combustible est déjà utilisé, mais combiné à une autre énergie :

8 -en transport en commun : -dans le domaine agricole : -mais aussi dans le domaine spatiale : AVANTAGES ET INCONVENIENTS DE LA PILE A COMBUSTILBLE -Avantages: -pas de rejet de CO 2 donc elle ne pollue pas -elle à un rendement supérieur au moteur thermique (à

9 essence ) de 40 à 50 % pour la pile à combustible alors que le moteur thermique reste à 35 % -elle est peu encombrante et silencieuse. Inconvénients : - La production d hydrogène a besoin d une immense énergie - Il n y a presque pas d infrastructure distribuant de l hydrogène - Son prix très élevé : 1000 du kw -sa durée de fonctionnement faible (- de 5000 heures de fonctionnement) -obligation d association avec une autre source d énergie en ce qui concerne le transport Nous avons aussi eu la chance de faire rouler une petite voiture avec une pile à combustible : CARACTERISTIQUE : -intensité maximal : 120 A -intensité minimale : 70 A -Tension par cellule : 0,6 volt en alternatif -puissances maximale : 45W par cellule

10 -puissances minimale : 40W par cellule Température maximale : 65 C CONCLUSION Après plusieurs séance sur l histoire de la pile et quelques heures supplémentaires passées dans notre petit laboratoire d apprentis chercheurs, nous avons décidé de mettre en évidence lors du concours les différents types de piles retraçant cette même histoire en passant par des expériences ludiques et pédagogiques, comme celle de la pile au fromage. Nous vous laisserons découvrir la suite lors du concours.