une congolaise "inventrice" d´une voiture

Hiro-Hito a écrit: Soki mutu a "djiminer" yo, il fo repondre, et je pense q chq1 de vous dira la mm chose, q ah, ye nde mutu a bandi...cependant, il fo se rappeler q toza na biso na internet, vous pouvez faire du bruit, mais a ceux qui lisent d'apprecier. Et faut tt simplement savoir ou arreter pour ne pas heurter sa propre dignite quoique virtuelle. Again, rappelez vous, toza na internet, si l'object est de prouver qu'on est ingenieur ou je ne sais moi koi, peut etre q la meilleure facon serait de debattre sur la matiere, et ce choc aiderai la chose publique.
To mona kutu batu bazo menacer baninga na internet, yo na ko beta yo, lol, now let's get back to the subject

Elombe ya ba Mongo
bakoyokana kala tee obliger
à+

mongo elombe a écrit:Ok Jim et RBV bolinga bolinga te toza mba ndeko même si c'est virtuellement avec des caractères différents quelquefois avec des atomes crochus mais avec la liberté de défendre son point de vue nga nasukisaka TOLEKA où NATIOLIIIIIIIIIIIII.

mongo elombe a écrit:Laelce la fashion victim sango nini kiie nga mpe na congo'2000 nabandaka na mba colères sika nakoma koloba personne en face nakoma ko doser

mongo elombe a écrit:Heure moko mpe kanda esalaka bien

Jim KK a écrit:Chers amis du forum,

Vous vous rappelez surement de notre discussion sur congo2000 en 2008 concernant le travail merveilleux de notre compatriote Sandrine Ngalula Mubenga sur la pile à combustible. Nous avions écrit beaucoup des pages sur ce thème.

La pile à combustible hydrogène (PAC) est un concept encore mal compris par le grand public et à mon avis doit faire l’objet d’une vulgarisation. Si vous me le permettez, j´aimerais expliquer de quoi il s´agit et mettre des connaissances techniques et scientifiques à la portée de « non-spécialistes » pour que les automobilistes (que nous sommes tous d´ailleurs) comprennent les enjeux de ce qui se retrouvera peut-être demain dans leur véhicule.

Il n’est pas toujours évident de comprendre les nouvelles technologies et leur intérêt quand on n´a pas fait les sciences appliquées. Je travaille chez un constructeur automobile dans la conception des moteurs. Une division de mon département s´occupe de la conception de la Pile À Combustible (PAC). Les gens qui travaillent dans mon département viennent de différentes disciplines : génie chimique, mathématiciens, génie mécanique, physiciens, chimiste, génie électrique ect…

J´aborderai les points ci-dessous chaque fois que j´ai le temps et envie d´écrire :

• L´histoire de la PAC (donc le début)
• Le fonctionnement de la PAC
• Les avantages et inconvénients de la PAC
• Ma petite conclusion
• Une réflexion pour identifier le moteur ou le véhicule idéal pour notre cher pays, le Congo

Toutes vos questions dans ce domaine sont les bienvenues. Mais avant de commencer j´aimerais situer le thème.
L´industrie automobile du monde entier, en occurrence les scientifiques et ingénieurs qui y travaillent ont trouvés 3 moyens pour propulser les véhicules. Ces véhicules sont catégorisés selon le moyen utilisé pour les propulser.

Premier moyen (Catégorie 1):
Munir le véhicule d´un moteur classique (combustion interne) fonctionnant par exemple avec l´essence, ou le gasoil, ou un gaz et ou d´autres substances alternatives.

Deuxième moyen (Catégorie 2):
Doter le véhicule en plus d´un moteur classique d´un autre moteur mais que ce dernier fonctionne grâce au courant électrique. Ce véhicule est appelé alors voiture hybride. Et il y a Plug-in Hybrid, Sub-Hybrid, Mild-Hybrid, Full-Hybrid selon le rendement du moteur électrique. Le PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) et le HEV (Hybrid Electric Vehicle) sont très connus.
Exemple : Toyota Prius, Chevrolet volt, Audi Q5 et A8, BMW serie 5 et serie 7, Mercedes C et S Klasse, Opel Ampera…

Troisième moyen (Catégorie 3):
Equiper le véhicule d´un moteur électrique seulement. Ce véhicule est appelé alors voiture électrique. Dans ce lot nous trouverons par exemple: EV (Electric Vehicle), BEV (Battery Electric Vehicle), FCEV (Fuell Cell Electric Vehicle)

La pile à combustible (en anglais Fuell Cell) dont nous parlerons est dans la catégorie 3. Tous les grands constructeurs automobile de ce monde (Audi, BMW, Mercedes, GM, Ford, MAN, Toyota, Renault, VW et …) ont déjà des prototypes dans leurs usines et certains même depuis les années 70.

Dans certaines grandes villes allemandes comme Berlin, Hambourg, Munich certains bus de transport en commun sont munis de PAC depuis la fin des années 90 et début des années 2000.

Bon voila pour aujourd´hui. Nous commencerons prochainement avec l´histoire de la PAC.

lenovo a écrit:Hello JM KK,

Naza na besoin ya ba conseils na yo en tant expert na makambo ya ba Cars. Na lingi na yeba car nini eza bien pona ko kota na ngo pension et surtout oyo ezali que okoki kosala na ngo ba grand trajects et ba ngomba, ba pototo sans que ozua probleme majeur na nzela. Donc car oyo eko resister na conditions nionso. Et oyo eza bien confortables pona ba peronnes oyo age epusani.

merci

Jim KK a écrit:

Jim KK a écrit:Chers amis du forum,

Vous vous rappelez surement de notre discussion sur congo2000 en 2008 concernant le travail merveilleux de notre compatriote Sandrine Ngalula Mubenga sur la pile à combustible. Nous avions écrit beaucoup des pages sur ce thème.

La pile à combustible hydrogène (PAC) est un concept encore mal compris par le grand public et à mon avis doit faire l’objet d’une vulgarisation. Si vous me le permettez, j´aimerais expliquer de quoi il s´agit et mettre des connaissances techniques et scientifiques à la portée de « non-spécialistes » pour que les automobilistes (que nous sommes tous d´ailleurs) comprennent les enjeux de ce qui se retrouvera peut-être demain dans leur véhicule.

Il n’est pas toujours évident de comprendre les nouvelles technologies et leur intérêt quand on n´a pas fait les sciences appliquées. Je travaille chez un constructeur automobile dans la conception des moteurs. Une division de mon département s´occupe de la conception de la Pile À Combustible (PAC). Les gens qui travaillent dans mon département viennent de différentes disciplines : génie chimique, mathématiciens, génie mécanique, physiciens, chimiste, génie électrique ect…

J´aborderai les points ci-dessous chaque fois que j´ai le temps et envie d´écrire :

• L´histoire de la PAC (donc le début)
• Le fonctionnement de la PAC
• Les avantages et inconvénients de la PAC
• Ma petite conclusion
• Une réflexion pour identifier le moteur ou le véhicule idéal pour notre cher pays, le Congo

Toutes vos questions dans ce domaine sont les bienvenues. Mais avant de commencer j´aimerais situer le thème.
L´industrie automobile du monde entier, en occurrence les scientifiques et ingénieurs qui y travaillent ont trouvés 3 moyens pour propulser les véhicules. Ces véhicules sont catégorisés selon le moyen utilisé pour les propulser.

Premier moyen (Catégorie 1):
Munir le véhicule d´un moteur classique (combustion interne) fonctionnant par exemple avec l´essence, ou le gasoil, ou un gaz et ou d´autres substances alternatives.

Deuxième moyen (Catégorie 2):
Doter le véhicule en plus d´un moteur classique d´un autre moteur mais que ce dernier fonctionne grâce au courant électrique. Ce véhicule est appelé alors voiture hybride. Et il y a Plug-in Hybrid, Sub-Hybrid, Mild-Hybrid, Full-Hybrid selon le rendement du moteur électrique. Le PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) et le HEV (Hybrid Electric Vehicle) sont très connus.
Exemple : Toyota Prius, Chevrolet volt, Audi Q5 et A8, BMW serie 5 et serie 7, Mercedes C et S Klasse, Opel Ampera…

Troisième moyen (Catégorie 3):
Equiper le véhicule d´un moteur électrique seulement. Ce véhicule est appelé alors voiture électrique. Dans ce lot nous trouverons par exemple: EV (Electric Vehicle), BEV (Battery Electric Vehicle), FCEV (Fuell Cell Electric Vehicle)

La pile à combustible (en anglais Fuell Cell) dont nous parlerons est dans la catégorie 3. Tous les grands constructeurs automobile de ce monde (Audi, BMW, Mercedes, GM, Ford, MAN, Toyota, Renault, VW et …) ont déjà des prototypes dans leurs usines et certains même depuis les années 70.

Dans certaines grandes villes allemandes comme Berlin, Hambourg, Munich certains bus de transport en commun sont munis de PAC depuis la fin des années 90 et début des années 2000.

Bon voila pour aujourd´hui. Nous commencerons prochainement avec l´histoire de la PAC.

HISTOIRE DE LA PAC (Pile à combustible)

Une pile à combustible est un générateur qui convertit directement l’énergie interne d’un
combustible en énergie électrique, en utilisant un procédé électrochimique contrôlé (au lieu d’une réaction thermique de combustion, dont le travail mécanique engendré est ensuite converti en électricité).

La pile à combustible, c’est l’histoire de la bonne idée qui arrive trop tôt. En 1839, Christian Friedrich Schönbein, chimiste allemand connu pour avoir découvert l’ozone et le fulmicoton (un ancêtre de la dynamite), s’amuse à faire l’électrolyse de l’eau, soit à «décomposer» le liquide en hydrogène et oxygène. En coupant le courant, il s’aperçoit que les deux gaz se recombinent en générant un courant électrique de sens inverse.

Un peu plus tard, Christian F. Schönbein rencontre William Robert Grove, un anglais. Les deux hommes sympathisent, échangent leurs expériences, et c’est l´anglais qui construira la même année la première vraie pile à combustible. C’est un peu avant 1840 que l’anglais William R. Grove et l´allemand Christian F. Schoenbein décrivent la première pile à combustible. Elle fonctionne à l’hydrogène et à l’oxygène, à basse température, avec des électrodes de platine et de l’acide sulfurique comme électrolyte.

Cependant, la principale matière première énergétique étant, au siècle dernier, le charbon, on songea rapidement à mettre au point des piles dont il serait le combustible. Les résultats furent modestes et, en 1939, le bilan du premier siècle de recherches était plutôt pessimiste, malgré les potentialités indéniables de la filière. Le succès naissant du pétrole effaça l’intérêt de cette invention. Et en ces temps d’industrialisation triomphante où le charbon (et plus tard le pétrole) coulent à flots, qui se soucie de cette curiosité de laboratoire ???

Le principe est pourtant génial. Et surtout, son efficacité est bien supérieure à celle de toutes les autres centrales électriques à combustion. Pour fabriquer de l’électricité en brûlant du charbon ou du pétrole, on commence par faire bouillir de l’eau, qui se transforme en vapeur. On la fait ensuite passer dans une turbine qui actionne une dynamo. Or, à chacune de ces étapes, on perd une partie de l’énergie. Et on n’en perd pas moins avec une centrale nucléaire, dont les réacteurs produisent d’abord de la chaleur, avec laquelle on fait de la vapeur, qui passe dans une turbine pour actionner une dynamo…
Par opposition, une pile à combustible récupère directement l’énergie chimique de son combustible (le plus souvent de l’hydrogène) pour la transformer en électricité. L’hydrogène d’ailleurs ne brûle pas, il se combine simplement avec de l’oxygène pour former de l’eau.

Après 1945, plusieurs groupes de recherches (aux Etats Unis, en Allemagne et en URSS) avaient repris les études sur les principaux types de générateurs, en apportant les améliorations technologiques nécessaires à un développement “ industriel ”. Les premières applications “ commerciales ” des piles à combustible furent les programmes spatiaux du début des années 60, C’est ainsi que dès les années 60, les astronautes américains ont pris l’habitude de boire l’eau produite par leurs générateurs électriques. C’étaient les premières piles à combustibles réellement utilisées à grande échelle, 120 ans après leur découverte.

Depuis les années 1970, et principalement après la première crise du pétrole, de nombreux efforts de recherche ont été entrepris par de très grosses entreprises industrielles (surtout les constructeurs automobiles allemands), souvent aidés par des fonds publics, dans le cadre de programmes de diversification énergétique ou de protection de l’environnement.

Dès 1998 un regain d’intérêt dû aux problèmes de pollution apparaît et l’offre commerciale est tous les jours plus importante. Si certaines filières semblent proches de la maturité économique, il reste cependant des progrès à réaliser en terme de fiabilité, de durée de vie, de coût et ...

Bonne lecture !

Jim KK a écrit:

lenovo a écrit:Hello JM KK,

Naza na besoin ya ba conseils na yo en tant expert na makambo ya ba Cars. Na lingi na yeba car nini eza bien pona ko kota na ngo pension et surtout oyo ezali que okoki kosala na ngo ba grand trajects et ba ngomba, ba pototo sans que ozua probleme majeur na nzela. Donc car oyo eko resister na conditions nionso. Et oyo eza bien confortables pona ba peronnes oyo age epusani.

merci

Ndeko lenovo,
Bon na yebi te soki okotambusa car wana wapi. Ezali na poto to na Afrique?
Lokola olobi potopoto na ba ngomba na moni que ezali na Afrique. Alors na ko conseiller yo
au lieu ya kozua voiture zua Jeep !!!

Soki poche na yo ezali "dimi" zua Jeep japonaise. De préférence Toyota ou Nissan. Déjà na 4 cylindres, entre 100 et 140 ch, Diesel ezali nango bien. Vieux na nga (73 ans) aza na Jeep Toyota ca fait déjà 5 ans efanda nango pepele. Vieux akendaka nango na Matadi na Kikwit pamba pamba. La Jeep a déjà 8 ans !

Soki poche ezali mua makasi et puis olingi confort mingi, zua Jeep VW touareg Diesel. Jeep oyo ezali na ba version mibale. Oyo emataka ba ngomba pamba pamba na kokota na potopoto ba bengi yango VW Touareg Offroad. Mususu wana ba bengi yango Onroad. Ba version nyonso mibale ezali 4x4. Déjà Touareg eza na électronique mingi que ba japonaise mais okoki kokende nango na Kin.

Soki lisusu poche ezali makasi mingi et olingi kofanda na poto zua Jeep Audi Q7 ou Jeep BMW X5, ou bien Jeep Mercedes. Ba Jeep nyonso oyo bien que ezali 4x4 mais ezali ya kokota nango potopoto mingi te (Oyo ezali masolo ya kati!!!). Ezali pe ba Jeep ya kokende nango na Congo te. Electronique ezali mingi !!!

En général mutu soki apusani na age tango moko ekoki kozala mikakotano pua amata na Jeep. Alors la il faut voir soki ce n´est pas mieux d´avoir une voiture. Mais kokota na voiture na potopoto eza bien te.
Ba marque americaine, francaise, italienne soki ezali pua na Afrique na ko conseiller yo o eviter !

Jim KK a écrit:

Jim KK a écrit:

Jim KK a écrit:Chers amis du forum,

Vous vous rappelez surement de notre discussion sur congo2000 en 2008 concernant le travail merveilleux de notre compatriote Sandrine Ngalula Mubenga sur la pile à combustible. Nous avions écrit beaucoup des pages sur ce thème.

La pile à combustible hydrogène (PAC) est un concept encore mal compris par le grand public et à mon avis doit faire l’objet d’une vulgarisation. Si vous me le permettez, j´aimerais expliquer de quoi il s´agit et mettre des connaissances techniques et scientifiques à la portée de « non-spécialistes » pour que les automobilistes (que nous sommes tous d´ailleurs) comprennent les enjeux de ce qui se retrouvera peut-être demain dans leur véhicule.

Il n’est pas toujours évident de comprendre les nouvelles technologies et leur intérêt quand on n´a pas fait les sciences appliquées. Je travaille chez un constructeur automobile dans la conception des moteurs. Une division de mon département s´occupe de la conception de la Pile À Combustible (PAC). Les gens qui travaillent dans mon département viennent  de différentes disciplines : génie chimique, mathématiciens, génie mécanique, physiciens, chimiste, génie électrique ect…

J´aborderai les points ci-dessous chaque fois que j´ai le temps et envie d´écrire :

• L´histoire de la PAC (donc le début)
• Le fonctionnement de la PAC
• Les avantages et inconvénients de la PAC
• Ma petite conclusion
• Une réflexion pour identifier le moteur ou le véhicule idéal pour notre cher pays, le Congo

Toutes vos questions dans ce domaine sont les bienvenues. Mais avant de commencer j´aimerais situer le thème.
L´industrie automobile du monde entier, en occurrence les scientifiques et ingénieurs qui y travaillent ont trouvés 3 moyens pour propulser les véhicules. Ces véhicules sont catégorisés selon le moyen utilisé pour les propulser.

Premier moyen (Catégorie 1):
Munir le véhicule d´un moteur classique (combustion interne) fonctionnant par exemple avec l´essence, ou le gasoil, ou un gaz et ou d´autres substances alternatives.

Deuxième moyen (Catégorie 2):
Doter le véhicule en plus d´un moteur classique d´un autre moteur mais que ce dernier fonctionne grâce au courant électrique. Ce véhicule est appelé alors voiture hybride. Et il y a Plug-in Hybrid, Sub-Hybrid, Mild-Hybrid, Full-Hybrid selon le rendement du moteur électrique. Le PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) et le HEV (Hybrid Electric Vehicle) sont très connus.
Exemple : Toyota Prius, Chevrolet volt, Audi Q5 et A8, BMW serie 5 et serie 7, Mercedes C et S Klasse, Opel Ampera…

Troisième moyen (Catégorie 3):
Equiper le véhicule d´un moteur électrique seulement. Ce véhicule est appelé alors voiture électrique. Dans ce lot nous trouverons par exemple: EV (Electric Vehicle), BEV (Battery Electric Vehicle), FCEV (Fuell Cell Electric Vehicle)

La pile à combustible (en anglais Fuell Cell) dont nous parlerons est dans la catégorie 3. Tous les grands constructeurs automobile de ce monde (Audi, BMW, Mercedes, GM, Ford, MAN, Toyota, Renault, VW et …) ont déjà des prototypes dans leurs usines et certains même depuis les années 70.

Dans certaines grandes villes allemandes comme Berlin, Hambourg, Munich certains bus de transport en commun sont munis de PAC depuis la fin des années 90 et début des années 2000.

Bon voila pour aujourd´hui. Nous commencerons prochainement avec l´histoire de la PAC.  

HISTOIRE DE LA PAC (Pile à combustible)

Une pile à combustible est un générateur qui convertit directement l’énergie interne d’un
combustible en énergie électrique, en utilisant un procédé électrochimique contrôlé (au lieu d’une réaction thermique de combustion, dont le travail mécanique engendré est ensuite converti en électricité).

La pile à combustible, c’est l’histoire de la bonne idée qui arrive trop tôt. En 1839, Christian Friedrich Schönbein, chimiste allemand connu pour avoir découvert l’ozone et le fulmicoton (un ancêtre de la dynamite), s’amuse à faire l’électrolyse de l’eau, soit à «décomposer» le liquide en hydrogène et oxygène. En coupant le courant, il s’aperçoit que les deux gaz se recombinent en générant un courant électrique de sens inverse.

Un peu plus tard, Christian F. Schönbein rencontre William Robert Grove, un anglais. Les deux hommes sympathisent, échangent leurs expériences, et c’est l´anglais qui construira la même année la première vraie pile à combustible. C’est un peu avant 1840 que l’anglais William R. Grove et l´allemand Christian F. Schoenbein décrivent la première pile à combustible. Elle fonctionne à l’hydrogène et à l’oxygène, à basse température, avec des électrodes de platine et de l’acide sulfurique comme électrolyte.

Cependant, la principale matière première énergétique étant, au siècle dernier, le charbon, on songea rapidement à mettre au point des piles dont il serait le combustible. Les résultats furent modestes et, en 1939, le bilan du premier siècle de recherches était plutôt pessimiste, malgré les potentialités indéniables de la filière. Le succès naissant du pétrole effaça l’intérêt de cette invention. Et en ces temps d’industrialisation triomphante où le charbon (et plus tard le pétrole) coulent à flots, qui se soucie de cette curiosité de laboratoire ???

Le principe est pourtant génial. Et surtout, son efficacité est bien supérieure à celle de toutes les autres centrales électriques à combustion. Pour fabriquer de l’électricité en brûlant du charbon ou du pétrole, on commence par faire bouillir de l’eau, qui se transforme en vapeur. On la fait ensuite passer dans une turbine qui actionne une dynamo. Or, à chacune de ces étapes, on perd une partie de l’énergie. Et on n’en perd pas moins avec une centrale nucléaire, dont les réacteurs produisent d’abord de la chaleur, avec laquelle on fait de la vapeur, qui passe dans une turbine pour actionner une dynamo…
Par opposition, une pile à combustible récupère directement l’énergie chimique de son combustible (le plus souvent de l’hydrogène) pour la transformer en électricité. L’hydrogène d’ailleurs ne brûle pas, il se combine simplement avec de l’oxygène pour former de l’eau.

Après 1945, plusieurs groupes de recherches (aux Etats Unis, en Allemagne et en URSS) avaient repris les études sur les principaux types de générateurs, en apportant les améliorations technologiques nécessaires à un développement “ industriel ”. Les premières applications “ commerciales ” des piles à combustible furent les programmes spatiaux du début des années 60, C’est ainsi que dès les années 60, les astronautes américains ont pris l’habitude de boire l’eau produite par leurs générateurs électriques. C’étaient les premières piles à combustibles réellement utilisées à grande échelle, 120 ans après leur découverte.

Depuis les années 1970, et principalement après la première crise du pétrole, de nombreux efforts de recherche ont été entrepris par de très grosses entreprises industrielles (surtout les constructeurs automobiles allemands), souvent aidés par des fonds publics, dans le cadre de programmes de diversification énergétique ou de protection de l’environnement.

Dès 1998 un regain d’intérêt dû aux problèmes de pollution apparaît et l’offre commerciale est tous les jours plus importante. Si certaines filières semblent proches de la maturité économique, il reste cependant des progrès à réaliser en terme de fiabilité, de durée de vie, de coût et ...

Bonne lecture !    

FONCTIONNEMENT DE LA PAC

J´ai amené une animation pour visualiser le fonctionnement de la PAC. Veillez appuyer chaque fois sur le mot « suite » en haut et à droite de la page !

Pour comprendre l´animation il faut imaginer ceci :
• Du réservoir de la voiture sort l´hydrogène pour entrer dans la PAC
• En imagination, remplacer la lampe par le moteur électrique d´une voiture
• Dans la PAC entre aussi de l´air (donc l´oxygène) que moi et vous respirons
•      Après les réactions chimiques c´est l´eau (la vapeur) seulement qui sort du tuyau d´échappement

Appuyez ici pour commencer l´animation :

http://www.cea.fr/var/cea/storage/static/fr/jeunes/animation/aLaLoupe/Pile/pile.swf

Principe de fonctionnement d´une PAC :

La PAC est composée de deux électrodes : l´électrode positive c´est l´anode et l´électrode négative c´est la cathode. Les 2 électrodes sont séparées par un électrolyte. L´électrolyte sert entre autre à bloquer le passage direct des électrons vers la cathode.  Pour que la PAC puisse fonctionner nous avons besoin du combustible et du comburant. Dans le cas ci-précis  l´hydrogène (H2) joue le rôle du combustible et l´oxygène (l´air) le rôle du comburant.  L´hydrogène alimente la PAC par l'anode où il  est oxydé. C.-à-d. la décomposition de l’hydrogène en électrons et en protons:

                   Anode : 2H2 → 4H+ + 4e-

Les électrons ne pouvant pas passer directement l'électrolyte pour atteindre la cathode, ils sont obligés à passer par le circuit extérieur de la pile ou leur énergie électromotrice peut être exploitée par le moteur d´une voiture. Arrivé à la cathode, l´oxygène(O2) se combine avec les ions hydrogène et les électrons pour former de l'eau :

                   Cathode : O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O

Les 2 réactions sont déclenchées à l'aide d'un catalyseur. Il s'agit en général d'une fine couche de platine déposée sur les électrodes (anode et cathode). Afin que la pile fonctionne dans des conditions optimales, il faut que les réactions de transfert d'électrons à l'anode, comme à la cathode, soient rapides. Or, à la cathode, l'oxygène n'extrait rapidement les électrons que lorsqu'elle est recouverte de matériaux servant de catalyseur, comme le platine. Sans cela, la pile ne débite que de très faibles courants.

Nous devons retenir ceci :

L’alimentation d’une PAC se fait par injection continue de combustible à l’anode, généralement de l’hydrogène, et à la cathode, généralement l’oxygène de l’air ou l’air lui même. Une énergie électrique continue est alors disponible aux bornes de la pile. Donc l'hydrogène alimente l'anode ou côté négatif de la pile à combustible, tandis que l'oxygène entre dans la pile par le côté positif, la cathode. Stimulé par un catalyseur, l'atome d'hydrogène se divise en un proton et un électron, qui empruntent chacun un chemin différent vers la cathode. Le proton passe à travers l'électrolyte.

L'électron crée est obligé de passer par un circuit électrique extérieur et alimente en énergie tout appareil utilisé sur sa route avant de retourner à la cathode et d'être réuni à l'hydrogène et à l'oxygène dans une molécule d'eau. Comprenez que un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charge électrique généralement des électrons. Les piles à combustible se différencient d’abord par la nature de leur électrolyte, soit acide conduisant les ions positifs (protons H+) de l’anode à la cathode, soit basique (anions OH-, O--, CO3--) en sens contraire.

La PAC dégage de la chaleur suite aux réactions exothermes qui se passent en son sein. Cette chaleur devrait être autrement utilisée ou dégagé. Elle peut être réutilisée pour alimenter un générateur thermique et ainsi augmenter le rendement du système. Ce procédé s’appelle la cogénération. Cette chaleur peut être aussi utilisée pour chauffer une voiture pendant l´hiver.

Le rôle du catalyseur dans l’oxydation de l’hydrogène à l’anode et de la réduction de l’oxygène à la cathode est essentiel dans le rendement de la pile. On utilise encore aujourd’hui principalement le platine, qui est déposé en couches minces sur la surface des deux électrodes, mais en plus grande quantité sur la cathode, la réaction de réduction y étant plus difficile à catalyser. Or le platine est un métal rare, très coûteux, qui pèse lourdement sur la compétitivité des piles à combustible actuelles. Comme je disais ces genres de catalyseurs (métaux précieux et/ou rares)  sont chers et peuvent être facilement endommagés si le combustible et le comburant ne sont pas purifiés.

Actuellement pour la plus part d´entre nous,  nous utilisons de l´essence sans plomb pour nos voiture. C'est d'ailleurs pour permettre l'utilisation de pots catalytiques que l'on a fait ces essences sans plomb. Pas parce que le plomb pollue l'air, mais parce qu'il pollue les catalyseurs ! Comme le platine et rare et cher, des nanomatériaux catalytiques sont activement étudiés pour surmonter cet obstacle majeur.

Différence entre une pile classique et une PAC :

La principale différence entre une pile classique et la pile à combustible réside dans le fait que les électrodes d’une pile à combustible ne subissent aucune modification structurelle lors des réactions électrochimiques mais servent uniquement de support à ces réactions. Comme les réactifs ne sont pas partie intégrante du système, la pile à combustible peut fonctionner en continu et n’a besoin que d’un apport en combustible à l’anode et en comburant à la cathode.

Bonne lecture encore    




Avantages et inconvénients de la PAC


Avantages :

•          meilleur rendement dû à l’absence de combustion
  

•          pas d’émissions polluantes (NOX, CO)
  

•          peu de parties mobiles
  

•          bonne capacité énergétique comparée à celle des batteries
  

•          Silencieuse : la base de la pile n´émet aucun bruit
  
  
  

·        
Inconvénients

• Technologie très délicate : problèmes de corrosion, de durée de vie des catalyseurs, d’humidification des électrodes, d’évacuation de la chaleur (sauf utilisation sur place)
  

• généralement les problèmes de démarrage surtout à basse température ne sont pas encore résolus.
  

• COUT : c’est le problème essentiel. Les systèmes actuels ont un prix de revient de l’ordre de 10 000 €/kW ce qui est, selon les marchés visés de 4 à 100 fois la limite de compétitivité. Le coût du catalyseur (généralement du platine pèse lourd)
  

• durées de vie encore insuffisantes
  

•  Le problème sécuritaire et l´approvisionnement en hydrogène ne sont pas encore réglés et demandent une somme colossale pour être réglés
  

• Les limites actuelles que constitue la PAC sont le stockage et le coût « élevé » de l’hydrogène
  

Jim KK a écrit:

Jim KK a écrit:

Jim KK a écrit:

Jim KK a écrit:Chers amis du forum,

Vous vous rappelez surement de notre discussion sur congo2000 en 2008 concernant le travail merveilleux de notre compatriote Sandrine Ngalula Mubenga sur la pile à combustible. Nous avions écrit beaucoup des pages sur ce thème.

La pile à combustible hydrogène (PAC) est un concept encore mal compris par le grand public et à mon avis doit faire l’objet d’une vulgarisation. Si vous me le permettez, j´aimerais expliquer de quoi il s´agit et mettre des connaissances techniques et scientifiques à la portée de « non-spécialistes » pour que les automobilistes (que nous sommes tous d´ailleurs) comprennent les enjeux de ce qui se retrouvera peut-être demain dans leur véhicule.

Il n’est pas toujours évident de comprendre les nouvelles technologies et leur intérêt quand on n´a pas fait les sciences appliquées. Je travaille chez un constructeur automobile dans la conception des moteurs. Une division de mon département s´occupe de la conception de la Pile À Combustible (PAC). Les gens qui travaillent dans mon département viennent  de différentes disciplines : génie chimique, mathématiciens, génie mécanique, physiciens, chimiste, génie électrique ect…

J´aborderai les points ci-dessous chaque fois que j´ai le temps et envie d´écrire :

• L´histoire de la PAC (donc le début)
• Le fonctionnement de la PAC
• Les avantages et inconvénients de la PAC
• Ma petite conclusion
• Une réflexion pour identifier le moteur ou le véhicule idéal pour notre cher pays, le Congo

Toutes vos questions dans ce domaine sont les bienvenues. Mais avant de commencer j´aimerais situer le thème.
L´industrie automobile du monde entier, en occurrence les scientifiques et ingénieurs qui y travaillent ont trouvés 3 moyens pour propulser les véhicules. Ces véhicules sont catégorisés selon le moyen utilisé pour les propulser.

Premier moyen (Catégorie 1):
Munir le véhicule d´un moteur classique (combustion interne) fonctionnant par exemple avec l´essence, ou le gasoil, ou un gaz et ou d´autres substances alternatives.

Deuxième moyen (Catégorie 2):
Doter le véhicule en plus d´un moteur classique d´un autre moteur mais que ce dernier fonctionne grâce au courant électrique. Ce véhicule est appelé alors voiture hybride. Et il y a Plug-in Hybrid, Sub-Hybrid, Mild-Hybrid, Full-Hybrid selon le rendement du moteur électrique. Le PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) et le HEV (Hybrid Electric Vehicle) sont très connus.
Exemple : Toyota Prius, Chevrolet volt, Audi Q5 et A8, BMW serie 5 et serie 7, Mercedes C et S Klasse, Opel Ampera…

Troisième moyen (Catégorie 3):
Equiper le véhicule d´un moteur électrique seulement. Ce véhicule est appelé alors voiture électrique. Dans ce lot nous trouverons par exemple: EV (Electric Vehicle), BEV (Battery Electric Vehicle), FCEV (Fuell Cell Electric Vehicle)

La pile à combustible (en anglais Fuell Cell) dont nous parlerons est dans la catégorie 3. Tous les grands constructeurs automobile de ce monde (Audi, BMW, Mercedes, GM, Ford, MAN, Toyota, Renault, VW et …) ont déjà des prototypes dans leurs usines et certains même depuis les années 70.

Dans certaines grandes villes allemandes comme Berlin, Hambourg, Munich certains bus de transport en commun sont munis de PAC depuis la fin des années 90 et début des années 2000.

Bon voila pour aujourd´hui. Nous commencerons prochainement avec l´histoire de la PAC.  

HISTOIRE DE LA PAC (Pile à combustible)

Une pile à combustible est un générateur qui convertit directement l’énergie interne d’un
combustible en énergie électrique, en utilisant un procédé électrochimique contrôlé (au lieu d’une réaction thermique de combustion, dont le travail mécanique engendré est ensuite converti en électricité).

La pile à combustible, c’est l’histoire de la bonne idée qui arrive trop tôt. En 1839, Christian Friedrich Schönbein, chimiste allemand connu pour avoir découvert l’ozone et le fulmicoton (un ancêtre de la dynamite), s’amuse à faire l’électrolyse de l’eau, soit à «décomposer» le liquide en hydrogène et oxygène. En coupant le courant, il s’aperçoit que les deux gaz se recombinent en générant un courant électrique de sens inverse.

Un peu plus tard, Christian F. Schönbein rencontre William Robert Grove, un anglais. Les deux hommes sympathisent, échangent leurs expériences, et c’est l´anglais qui construira la même année la première vraie pile à combustible. C’est un peu avant 1840 que l’anglais William R. Grove et l´allemand Christian F. Schoenbein décrivent la première pile à combustible. Elle fonctionne à l’hydrogène et à l’oxygène, à basse température, avec des électrodes de platine et de l’acide sulfurique comme électrolyte.

Cependant, la principale matière première énergétique étant, au siècle dernier, le charbon, on songea rapidement à mettre au point des piles dont il serait le combustible. Les résultats furent modestes et, en 1939, le bilan du premier siècle de recherches était plutôt pessimiste, malgré les potentialités indéniables de la filière. Le succès naissant du pétrole effaça l’intérêt de cette invention. Et en ces temps d’industrialisation triomphante où le charbon (et plus tard le pétrole) coulent à flots, qui se soucie de cette curiosité de laboratoire ???

Le principe est pourtant génial. Et surtout, son efficacité est bien supérieure à celle de toutes les autres centrales électriques à combustion. Pour fabriquer de l’électricité en brûlant du charbon ou du pétrole, on commence par faire bouillir de l’eau, qui se transforme en vapeur. On la fait ensuite passer dans une turbine qui actionne une dynamo. Or, à chacune de ces étapes, on perd une partie de l’énergie. Et on n’en perd pas moins avec une centrale nucléaire, dont les réacteurs produisent d’abord de la chaleur, avec laquelle on fait de la vapeur, qui passe dans une turbine pour actionner une dynamo…
Par opposition, une pile à combustible récupère directement l’énergie chimique de son combustible (le plus souvent de l’hydrogène) pour la transformer en électricité. L’hydrogène d’ailleurs ne brûle pas, il se combine simplement avec de l’oxygène pour former de l’eau.

Après 1945, plusieurs groupes de recherches (aux Etats Unis, en Allemagne et en URSS) avaient repris les études sur les principaux types de générateurs, en apportant les améliorations technologiques nécessaires à un développement “ industriel ”. Les premières applications “ commerciales ” des piles à combustible furent les programmes spatiaux du début des années 60, C’est ainsi que dès les années 60, les astronautes américains ont pris l’habitude de boire l’eau produite par leurs générateurs électriques. C’étaient les premières piles à combustibles réellement utilisées à grande échelle, 120 ans après leur découverte.

Depuis les années 1970, et principalement après la première crise du pétrole, de nombreux efforts de recherche ont été entrepris par de très grosses entreprises industrielles (surtout les constructeurs automobiles allemands), souvent aidés par des fonds publics, dans le cadre de programmes de diversification énergétique ou de protection de l’environnement.

Dès 1998 un regain d’intérêt dû aux problèmes de pollution apparaît et l’offre commerciale est tous les jours plus importante. Si certaines filières semblent proches de la maturité économique, il reste cependant des progrès à réaliser en terme de fiabilité, de durée de vie, de coût et ...

Bonne lecture !    

FONCTIONNEMENT DE LA PAC

J´ai amené une animation pour visualiser le fonctionnement de la PAC. Veillez appuyer chaque fois sur le mot « suite » en haut et à droite de la page !

Pour comprendre l´animation il faut imaginer ceci :
• Du réservoir de la voiture sort l´hydrogène pour entrer dans la PAC
• En imagination, remplacer la lampe par le moteur électrique d´une voiture
• Dans la PAC entre aussi de l´air (donc l´oxygène) que moi et vous respirons
•      Après les réactions chimiques c´est l´eau (la vapeur) seulement qui sort du tuyau d´échappement

Appuyez ici pour commencer l´animation :

http://www.cea.fr/var/cea/storage/static/fr/jeunes/animation/aLaLoupe/Pile/pile.swf

Principe de fonctionnement d´une PAC :

La PAC est composée de deux électrodes : l´électrode positive c´est l´anode et l´électrode négative c´est la cathode. Les 2 électrodes sont séparées par un électrolyte. L´électrolyte sert entre autre à bloquer le passage direct des électrons vers la cathode.  Pour que la PAC puisse fonctionner nous avons besoin du combustible et du comburant. Dans le cas ci-précis  l´hydrogène (H2) joue le rôle du combustible et l´oxygène (l´air) le rôle du comburant.  L´hydrogène alimente la PAC par l'anode où il  est oxydé. C.-à-d. la décomposition de l’hydrogène en électrons et en protons:

                   Anode : 2H2 → 4H+ + 4e-

Les électrons ne pouvant pas passer directement l'électrolyte pour atteindre la cathode, ils sont obligés à passer par le circuit extérieur de la pile ou leur énergie électromotrice peut être exploitée par le moteur d´une voiture. Arrivé à la cathode, l´oxygène(O2) se combine avec les ions hydrogène et les électrons pour former de l'eau :

                   Cathode : O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O

Les 2 réactions sont déclenchées à l'aide d'un catalyseur. Il s'agit en général d'une fine couche de platine déposée sur les électrodes (anode et cathode). Afin que la pile fonctionne dans des conditions optimales, il faut que les réactions de transfert d'électrons à l'anode, comme à la cathode, soient rapides. Or, à la cathode, l'oxygène n'extrait rapidement les électrons que lorsqu'elle est recouverte de matériaux servant de catalyseur, comme le platine. Sans cela, la pile ne débite que de très faibles courants.

Nous devons retenir ceci :

L’alimentation d’une PAC se fait par injection continue de combustible à l’anode, généralement de l’hydrogène, et à la cathode, généralement l’oxygène de l’air ou l’air lui même. Une énergie électrique continue est alors disponible aux bornes de la pile. Donc l'hydrogène alimente l'anode ou côté négatif de la pile à combustible, tandis que l'oxygène entre dans la pile par le côté positif, la cathode. Stimulé par un catalyseur, l'atome d'hydrogène se divise en un proton et un électron, qui empruntent chacun un chemin différent vers la cathode. Le proton passe à travers l'électrolyte.

L'électron crée est obligé de passer par un circuit électrique extérieur et alimente en énergie tout appareil utilisé sur sa route avant de retourner à la cathode et d'être réuni à l'hydrogène et à l'oxygène dans une molécule d'eau. Comprenez que un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charge électrique généralement des électrons. Les piles à combustible se différencient d’abord par la nature de leur électrolyte, soit acide conduisant les ions positifs (protons H+) de l’anode à la cathode, soit basique (anions OH-, O--, CO3--) en sens contraire.

La PAC dégage de la chaleur suite aux réactions exothermes qui se passent en son sein. Cette chaleur devrait être autrement utilisée ou dégagé. Elle peut être réutilisée pour alimenter un générateur thermique et ainsi augmenter le rendement du système. Ce procédé s’appelle la cogénération. Cette chaleur peut être aussi utilisée pour chauffer une voiture pendant l´hiver.

Le rôle du catalyseur dans l’oxydation de l’hydrogène à l’anode et de la réduction de l’oxygène à la cathode est essentiel dans le rendement de la pile. On utilise encore aujourd’hui principalement le platine, qui est déposé en couches minces sur la surface des deux électrodes, mais en plus grande quantité sur la cathode, la réaction de réduction y étant plus difficile à catalyser. Or le platine est un métal rare, très coûteux, qui pèse lourdement sur la compétitivité des piles à combustible actuelles. Comme je disais ces genres de catalyseurs (métaux précieux et/ou rares)  sont chers et peuvent être facilement endommagés si le combustible et le comburant ne sont pas purifiés.

Actuellement pour la plus part d´entre nous,  nous utilisons de l´essence sans plomb pour nos voiture. C'est d'ailleurs pour permettre l'utilisation de pots catalytiques que l'on a fait ces essences sans plomb. Pas parce que le plomb pollue l'air, mais parce qu'il pollue les catalyseurs ! Comme le platine et rare et cher, des nanomatériaux catalytiques sont activement étudiés pour surmonter cet obstacle majeur.

Différence entre une pile classique et une PAC :

La principale différence entre une pile classique et la pile à combustible réside dans le fait que les électrodes d’une pile à combustible ne subissent aucune modification structurelle lors des réactions électrochimiques mais servent uniquement de support à ces réactions. Comme les réactifs ne sont pas partie intégrante du système, la pile à combustible peut fonctionner en continu et n’a besoin que d’un apport en combustible à l’anode et en comburant à la cathode.

Bonne lecture encore    




Avantages et inconvénients de la PAC


Avantages :

•          meilleur rendement dû à l’absence de combustion
  

•          pas d’émissions polluantes (NOX, CO)
  

•          peu de parties mobiles
  

•          bonne capacité énergétique comparée à celle des batteries
  

•          Silencieuse : la base de la pile n´émet aucun bruit
  
  
  

·        
Inconvénients

• Technologie très délicate : problèmes de corrosion, de durée de vie des catalyseurs, d’humidification des électrodes, d’évacuation de la chaleur (sauf utilisation sur place)
  

• généralement les problèmes de démarrage surtout à basse température ne sont pas encore résolus.
  

• COUT : c’est le problème essentiel. Les systèmes actuels ont un prix de revient de l’ordre de 10 000 €/kW ce qui est, selon les marchés visés de 4 à 100 fois la limite de compétitivité. Le coût du catalyseur (généralement du platine pèse lourd)
  

• durées de vie encore insuffisantes
  

•  Le problème sécuritaire et l´approvisionnement en hydrogène ne sont pas encore réglés et demandent une somme colossale pour être réglés
  

• Les limites actuelles que constitue la PAC sont le stockage et le coût « élevé » de l’hydrogène
  

Conclusion


La pile à combustible a vécu plus de 170 ans de développement et aujourd’hui, enfin, on arrive peut-être à la phase de commercialisation, tant attendue, qui permettra probablement une alternative aux émissions polluantes. La pile à combustible n´est pas une nouvelle invention, c´est une ancienne et grande découverte. Si elle n’est pas couramment utilisée aujourd’hui alors qu’elle ne produit en dehors de l’énergie que de l’eau, et qu’elle a un rendement aussi haut, cela s’explique à mon avis par le fait que le pétrole et les énergies fossiles ont un coût bien moindre, et que les moteurs conventionnels utilisent un carburant bien plus simple à produire et bien moins « rare » que l’hydrogène.
 
L’essence est un liquide qui est produit par l’extraction du pétrole et ensuite par son raffinement. L’hydrogène quant à lui si l’on veut être sûr de ne pas polluer il faut se procurer une certaine quantité d’eau, ce qui ne pose jusque là aucuns problèmes, ensuite il faut effectuer l’électrolyse de l’eau qui nous donne déjà des pertes, ensuite il nous faudra le stocker ce qui dans le cas du pétrole ne posa quasiment aucun problème. Dans le cas de l’hydrogène ce fut un défi du 20ème siècle que de répondre à un stockage simple de l’hydrogène.
 
Au problème des carburants et des difficultés économiques viennent s’ajouter les problèmes techniques. Dans le cas des voitures ou de l´automobile en général, on utilise jusqu´à présent l´ électrolyte liquide. Mais l’électrolyte liquide n’est pas idéal pour ces genres d’applications. On comprend ainsi pourquoi en 170 ans de développement, on n’a toujours pas atteint la commercialisation. Mais au moins on voit avec des recherches poussées de ces dernières années qu’on s’en rapproche.
 
A savoir si la pile à combustible est la réponse à tous nos problèmes, on n’en aura la réponse que lors des pics financier ou le pétrole vaut 150 $ le baril ou plus, car rien qu’alors les constructeurs automobiles remarquent le problème pétrolier. Mais bien sûr, il faut aussi prendre en compte que beaucoup de firmes se réorienteront vers le bioéthanol car il est utilisable dans des moteurs très semblables à ceux des voitures à moteur à combustion. Il faudra probablement attendre que le réchauffement climatique se fasse vraiment sentir pour que la prise de conscience s’effectue.
  
 Il faut ajouter que le moteur à combustion et particulièrement le moteur Diesel a grâce aux travaux de recherches des constructeurs automobiles subi des augmentations de rendement qui font qu’un moteur Diesel peut aujourd’hui presque obtenir 40% de rendement. Ce qui n’est pas beaucoup moins que les 50% de la pile à combustible PEMFC. En comparaison, la pile à combustible  DMFC a un rendement de 30-40%. C´est presque déjà le rendement d´un moteur Diesel.
Ceci nous permet de conclure que le moteur pourrait presque obtenir un meilleur rendement que la pile à combustible. Il s’agit à nouveau d’un frein à l’évolution de la PAC.

OYO AZALI NA MATOYI YA KOYOKA AYOKA, OYO AZALI NA MOTEMA YA KONDIMA ANDIMA
 
Je mettrai ma réflexion pour identifier le moteur qui convient pour notre pays dans cette même rubrique mais dans un autre sujet intitulé : Moteur fonctionnant à l´ alcool, solution pour la RDC?

henrija1 a écrit:Très intéressant ndeko Jim KK! Oyo nde vrai masolo. J'apprends beaucoup en te lisant. Mwa connaissance naza na yango na domaine eza tellement dimi que Annimation oyo otieli biso ezo aider ya trop. Même si j'ai étudié un peu de ceci na cycle d'orientation, je ne sais vraiment pas c'est quoi une Dynamo, électrode, electrolyse, Anode, cathode, iode.... J'en ai une idée trop théorique, intellectuelle, à force d'en entendre parler, de lire mais contact ou corps-à-corps avec réalité des choses eza te. J'utilise l'électricité, l'électronique, la voiture.... sans les comprendre vraiment, et cela irrite ma vanité surtout que je n'aime pas que la nature ait des secrets pour moi. Nga nazalaka na posa moto a expliquer nga simplement et bien l'ELECTRICITE avec des mots très simples car pour moi ca reste un mystère. ELECTRICITE eza nde nini? Principe élémentaire ya ELECTRICITE  oyo moto tout akoki ko comprendre eza nini.  Comment une ernergie se transforme en électricité. Pona nini il a fallu attendre que ba occidentux ba inventer(??) ba panneaux solaires alors que on serait en droit d'attendre que ezala ba ELECTRO-MECANICIENS na biso na Afrique nde il fallait ba zala na pointe na domaine wana vu que epa na biso moyi engalaka pamba pamba? Est-ce dû à l' ignorance des principes de base ou simplement au manque des moyens de recherches? J'ai parfois le sentiment que c'est surtout à cause de la vaguité de leurs connaissances restées trop théoriques.