Principes de base et développement des piles à combustible
Une pile à combustible est un dispositif de conversion d'énergie. Il repose sur le principe de l’électrochimie, c’est-à-dire le principe de fonctionnement d’une batterie primaire. L'énergie chimique stockée dans le combustible et l'oxydant sont convertis de manière isothermique en énergie électrique, et le processus réel est une réaction redox. La pile à combustible est principalement composée de quatre parties, à savoir une anode, une cathode, un électrolyte et un circuit externe. Le gaz combustible et le gaz oxydant sont respectivement introduits à partir de l'anode et de la cathode de la pile à combustible. Le gaz combustible émet des électrons sur l'anode et les électrons sont acheminés vers la cathode via un circuit externe et combinés au gaz oxydant pour générer des ions. Sous l'action d'un champ électrique, les ions migrent vers l'anode à travers l'électrolyte, réagissent avec le gaz combustible, forment une boucle et génèrent un courant électrique. Dans le même temps, la pile à combustible génère une certaine quantité de chaleur en raison de sa propre réaction électrochimique et de la résistance interne de la batterie. Les cathodes de la batterie, en plus de conduire les électrons, jouent également le rôle de catalyseur pour la réaction redox. Lorsque le combustible est un hydrocarbure, l'anode doit avoir une activité catalytique supérieure. Les anodes et les cathodes sont généralement poreuses afin de faciliter le passage des gaz de réaction et la décharge du produit. L'électrolyte fonctionne pour transférer des ions et séparer le gaz combustible et le gaz oxydant. Afin de bloquer le mélange des deux gaz, un court-circuit interne de la batterie est provoqué et l'électrolyte est généralement une structure dense.