TP DEVELOPPEMENT DURABLE

-ENERGIES RENOUVELABLES-

Ph Dondon © Copyright  2006 et 2009

Information : Les illustrations du texte ont été empruntées aux Techniques de l'Ingénieur, Wikipédia, H-Tec GmbH et autres sites WEB excellents à des fins strictement pédagogiques. Les sources sont citées pour chaque image. Si toutefois, les auteurs ressentait la moindre gêne, je retirerai immédiatement les images concernées.


La manipulation proposée a pour but l’étude et la caractérisation d’un ensemble panneau solaire, pile à combustible (société H-tec GmbH) en vue de sensibiliser les étudiants à la production d’énergie « propre ».

Photo : source société H-tec  (www.H tec.com)

1° Rappels sur les phénomènes  photovoltaïques

1.1 La jonction PN

Nous rappelons ici les notions de base sur la jonction PN, nécessaires à la compréhension du fonctionnement de la cellule photovoltaïque.

 

Une  jonction PN  est crée par juxtaposition dans un même matériau semi conducteur, de deux zones ; l’une de type P (majoritaire en trous) et l’autre de type N (majoritaire en électrons). Dès l’assemblage, des courants de diffusion de trous et d’électrons se développent autour de la jonction et créent, au voisinage de celle-ci, une barrière de potentiel qui s’oppose aux courants de diffusion des porteurs majoritaires de chaque zone.

 

Lorsque l’équilibre est atteint, le champ électrique créé par la barrière de potentiel est suffisant pour équilibrer les courants de diffusion des porteurs majoritaires et des porteurs minoritaires, d’où un courant global de diffusion nul. Les niveaux d’énergie au voisinage de la jonction sont alors donnés par la figure 1 ci contre.

 

 

 

Figure 1 : (source techniques de l’ingénieur D 3 360-9)

 

Au niveau de la jonction, la bande d’énergie est centrée sur le niveau de Fermi, et il existe, une largeur de bande interdite séparant la bande de valence et la bande de conduction.

Pour créer un courant dans la jonction PN, il est nécessaire :

— soit d’abaisser la barrière de potentiel en polarisant la jonction (en direct)

— soit d’apporter une énergie supplémentaire aux porteurs dans la bande de valence (sous forme  thermique ou lumineuse...) ;

— et de collecter rapidement les charges ayant traversé la bande interdite avant leur recombinaison.

Il est utile de remarquer que, si la température augmente, les électrons remplissent progressivement tous les états d’énergie et peuvent, pour une température donnée, annuler la bande interdite donc l’effet jonction PN (cas du silicium à 400° C). Cette remarque est importante pour les cellules photovoltaïques à jonction PN dont le rendement diminue avec l’élévation de la température.

 

1.3.3 Jonction PN éclairée

 

Lorsque qu’une jonction PN  est exposée à un flux lumineux, des paires « électron-trou » sont créées par les photons dont l’énergie est supérieure à la largeur de la bande interdite du matériau.

Il se produit alors une augmentation du courant inverse de saturation, proportionnelle au flux lumineux reçu. Concrètement, cet effet se traduit de deux façons selon le quadrant de fonctionnement du dispositif :

— dans le 3ème quadrant, le système fonctionne en photodiode réceptrice (utilisation en mesure d’éclairement, coupleur opto électronique etc);

— dans le 4ème quadrant, le système fonctionne en générateur dont le courant de court-circuit est proportionnel à l’éclairement et dont la tension à vide est celle de la diode en polarisation directe (0,5 à 0,8 V pour Si) : c’est le fonctionnement en cellule photovoltaïque.

 

Le réseau de caractéristiques est alors donné par la figure 2.

 

 

 

 

 

 

Figure 2 : (source techniques de l’ingénieur D 3 360-9)

 

Pour respecter les conventions usuelles des générateurs photovoltaïques, les caractéristiques du  quadrant 4, sont représentées  dans un nouveau repère donné par la Figure  3 , où le courant de saturation inverse est compté positivement.

 

IΙcc et Vc0 représentent respectivement  le courant de court-circuit et la tension en circuit ouvert de la cellule photovoltaïque.

 

 

 

 

 

 

 

Figure 3 : (source techniques de l’ingénieur D 3 360-9)

 

De cette caractéristique, on déduit le schéma équivalent idéal de la cellule photo voltaïque de la figure 4.

Figure 4 : (source techniques de l’ingénieur D 3 360-9)

 

1.3.4 Caractéristiques réelles et  Schéma équivalent

 

Un  schéma équivalent plus proche de la réalité est donné en figure 5. Il tient compte des imperfections du composant et notamment d’effets résistifs parasites dus à la fabrication :

 

— une résistance série Rs représente les diverses résistances de contacts,

 

— une résistance Rsh en parallèle sur le générateur de courant caractérise les courants de fuite dus à la diode et aux effets de bords et  de surface de la jonction.

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 5 : (source techniques de l’ingénieur D 3 360-9)

 

La caractéristique comporte  trois parties :

— la zone (a) où la cellule est équivalente à un générateur de courant Icc proportionnel à l’éclairement ;

— la zone (b)) où la cellule se comporte comme un générateur de tension Vc0

— la zone (c) où l’impédance interne du générateur varie rapidement.

 

En fait,  la cellule photovoltaïque se comporte donc comme un générateur de puissance (et non un générateur de courant et/ou de tension)  qui fourni un  maximum de puissance, pour un éclairement donné, au point M0 correspondant au point de contact avec l’hyperbole d’isopuissance.

 

 

La figure 6 donne le réseau de caractéristiques réelles paramétrées en éclairement.

 

Figure 6 : (source techniques de l’ingénieur D 3 360-9)

 

 

1.3.5 Association en série et parallèle des jonctions

 

Pour constituer les panneaux solaires, il est nécessaire d’associer entre elles les cellules élémentaires en série pour augmenter la tension,  et en parallèle pour             augmenter le courant moyennant quelques précautions en général intégrées par le fabricant de panneau.

Dans certaines conditions, une cellule du groupement en série peut, à la suite d’une défaillance, être soumise à la tension des autres cellules et de fait  se retrouver réceptrice au lieu de génératrice. Pour éviter cette situation, une diode « by pass » ou anti parallèle est placée sur un groupement élémentaire de 30 à 40 cellules maximum.

De façon duale, une diode anti retour protège chaque groupement série, des branches en parallèles adjacentes (figure 7).

Figure 7 : (source Revue 3EI )

 

2° Rappel de quelques  définitions et notions  de bases  de chimie

2.2.1  La mole

Une mole d’atome représente N atomes où N = 6,022 10 23 est le nombre d’Avogadro. La notion de mole est applicable à l’atome et aux molécules.

2.2.2 Masse atomique

La masse atomique est la masse d’une mole d’atome. Elle est donnée dans le tableau de classification périodique des éléments. Par exemple, la masse molaire de l’hydrogène H est voisine de 1g et celle de l’oxygène de 16g.

2.2.3 Constante de Faraday

La constante de Faraday F est le produit de la charge élémentaire e  (1,6 10 -19 Coulomb) par le nombre d'Avogadro NA :

F = N_{A} \times e \approx 9,65.10^{4} \, C/mol \,

La constante de Faraday s'exprime en Coulomb par Moles.

C'est la charge globale d'une mole de charges élémentaires.

2.2.4 Energie molaire d'atomisation

            Comme les atomes, les molécules ont une énergie "interne" qui leur assure cohésion. Cette énergie s'appelle l'énergie molaire d'atomisation, ou énergie molaire de cohésion intramoléculaire, ou encore énergie molaire de cohésion.

            Par analogie avec l'énergie de cohésion de l'atome, l'énergie molaire d'atomisation d'une molécule est l'énergie qu'il faut apporter à 1 mole de celle-ci prise à l'état gazeux pour obtenir ses constituants fondamentaux (atomes) à l'état gazeux complètement séparés les uns des autres. Le mot "atomisation" est explicite.

            L'unité de Eatom est le kJ.mol-1. Sa valeur est égale à la somme des énergies de toutes les liaisons liantes qui existent dans la molécule.

            Cette énergie n'est pas constante : Elle dépend des deux atomes qui tentent de se lier (donc du type de liaison), mais aussi des autres atomes reliés aux deux atomes mis en jeu. Le tableau ci après montre l’exemple d'une liaison C-H (carbone-hydrogène) dans différentes molécules polyatomiques (énergie en kJ/mole).  

 

Lien

Nom de la molécule

Energie de la liaison

H-CCl

chloroforme

392,5

H-CH2I

iodométhane

431

H-CH2

méthane

438,9

H-C2H5

éthane

423,0

H-CN

acide cyanhydrique

527,6

Source extrait du tableau : http://altert.family.free.fr/fils/energie.html#chimie

 

Pour les molécules diatomiques, les valeurs sont à peu près constantes. Le  tableau  ci après donne les valeurs en kJ/mole de quelques liaisons classiques.  

 

éNergie  de quelques liaisons
(kJ/mol)

O=O

498

C-O

358

F-F

148

O-O

146

C=O

799

Cl-Cl

242

C(s)

717

C-F

429

Br-Br

224

C-C

347

C-Cl

339

I-I

214

C=C

614

C-Br

275

H-H

436

CC

839

N-Cl

200

H-Cl

427

C-H

413

NN

941

H-O

461

Source : http://mendeleiev.cyberscol.qc.ca/Chimisterie/chimie534/graph.htm

            Lorsque l'on rompt une liaison, on « casse » la molécule en « éparpillant » ses atomes. Il faut fournir une énergie au moins égale à l’énergie dite « d’activation ».

            Après réaction et recombinaison, les atomes libèrent l’énergie correspondant aux nouvelles liaisons qui se sont crées. On peut ainsi faire le bilan

énergétique des réactions chimiques. 

 

Figure 8 : craquage et recombinaison de molécules  (source wikipédia)

 2.2.5 Pouvoir calorifique /enthalpie

Le pouvoir calorifique ou chaleur de combustion (noté ΔcH0) d'un matériau combustible est l'enthalpie de réaction de combustion par unité de masse. Il correspond à l'énergie dégagée sous forme de chaleur par la réaction de combustion par l'oxygène.

Cette énergie peut être  exprimée en kilojoule par kilogramme (noté kJ/kg ou kJ·kg-1), mais en kilojoule par mole, kJ/mol) en kilojoule par litre, kJ/L).

Il existe 2 types de pouvoir calorifique:

  • le pouvoir calorifique supérieur (PCS) : c'est l’énergie résultant de la combustion à laquelle on ajoute l’énergie que la vapeur d’eau restitue à son environnement en se condensant.
  • le pouvoir calorifique inférieur (PCI) : c'est l’énergie résultant de la combustion sans tenir compte de l’énergie consacrée à la vaporisation de l’eau.

On passe d’une grandeur à l’autre par l’expression :

 

PCS = PCI + Chaleur latente de vaporisation 

  • Chaleur latente de vaporisation : La combustion d'un produit génère, entre autres, de l'eau à l'état de vapeur. Par exemple, pour la vaporisation de 1 kg d'eau, 2 511 kJ sont nécessaires. Cette énergie se perd avec les gaz de combustion évacués à moins de condenser la vapeur d'eau et d'essayer de récupérer la chaleur s'y étant accumulée.

Dans le cas de l’électrolyseur, on utilisera le PCS pour le calcul du rendement, tandis que pour la pile à hydrogène, on utilisera le  PCI (car on ne peut récupérer l’énergie de vaporisation).

  • Pouvoir calorifique moyen  des combustibles courants :

Pouvoir calorifique moyen

Combustible

MJ/kg

kJ/L

BTU/lb

kJ/mol

Hydrogène

141,79

12,75

61 000

286

Essence

47,3

35 475

20 400

---

Gazole (carburant Diesel)

44,8

38 080

19 300

---

Éthanol

29,7

 

12 800

1 300

Bois

15

---

6 500

---

(Tableau : source wikipédia)

 

Pour l’hydrogène :

 

le PCS vaut       :          12,745 106 J/m3

Et le PCI  vaut :           10,8 106 J/m3 soit # 242kJ/mole (cf bilans énergétiques§ 3.3 et 4.2)

 

 

3° Génération d’hydrogène par électrolyse de l’eau

 

Schémas de la synthèse d'hydrogène et d'oxygène par électrolyse de l'eau3.1 généralités

 

L’électrolyse de l’eau consiste en la décomposition de la molécule d’eau par passage d’un courant électrique.

 

  • Une différence de potentiel électrique est appliquée entre deux électrodes immergées dans la solution.
  • La cathode est le siège d'une réduction (gain d’électrons) et, l'anode le siège d'une oxydation (perte d’électron). Le potentiel de l'anode étant supérieur -ou égal dans une pile court circuitée- au potentiel de la cathode) on peut en conclure que l'anode est la borne positive et la cathode la borne négative

 

 

 

 

 

 

Figure 9: (source Wikipédia)

3.2 Principe de l’électrolyse

L'électrolyse peut être utilisée pour décomposer l'eau H2O) en (H2) et en dioxygène (O2).

Les réactions s’écrivent comme suit :

Réaction à l'anode (Oxydation) :

\begin{matrix} & \\ 2\,\mbox{H}_2\mbox{O (liquide)}& \overrightarrow{\qquad} & \mbox{O}_2 \mbox{ (gaz)} + 4\,\mbox{H}^+\mbox{ (aqueux)} + 4\,e^-\   \\\end{matrix}

 

Réaction à la cathode(Réduction):

\begin{matrix} & \\ 4\,\mbox{H}_2\mbox{O (liquide)} + 4\,e^-\overrightarrow{\qquad} & 2\,\mbox{H}_2 \mbox{ (gaz)} + 4\,\mbox{OH}^-\mbox{ (aqueux)} \   \\\end{matrix}

 

Soit globalement :

\begin{matrix} & \\ 2\,\mbox{H}_2\mbox{O (liquide)}\overrightarrow{\qquad} & 2\,\mbox{H}_2 \mbox{ (gaz)} + \mbox{O}_2\mbox{ (gaz)} \   \\\end{matrix}

 

Remarque : si cette méthode est efficace (rendements de 90 % en solution alcaline), elle n'est pas la moins chère pour produire du dioxygène et du dihydrogène industriellement. On préfère souvent extraire le dioxygène de l'air, et le dihydrogène par reformage du méthane CH4. avec un inconvénient cependant car cette méthode produit également du CO2.

3.3 Bilan énergétique  arrondi de la décomposition d'une molécule d'eau :

H2O ->→ H2 + ½ O2

La molécule d'eau H2O est constituée de 2 liaisons O-H et chaque liaison a une énergie molaire de 460 kJ (cf tableau § 2.2.4)  ce qui représente 2 x 460 = 920 kJ pour une mole d'eau.

La rupture des liaisons O-H des molécules d'eau pour une mole d'eau nécessite l'apport de 920 kJ /mole (côté gauche de l’équation). Cependant la recombinaison des atomes d'hydrogène H en H2 (hydrogène gazeux) produit une énergie qui vient, dans le bilan,  en déduction de la précédente :

H-H → H2 Cette recomposition apporte 432 kJ/mole.

De même pour la recomposition des atomes d'oxygène :

½ O-O → ½ O2 Cette réaction  libère ½ x 494 kJ soit 247 kJ/mole.

L’énergie consommée pour l'opération  de dissociation de l’eau est finalement de :

920 - 432 - 247 = 241 kJ/mole

            Ainsi la fabrication de 2 g d'hydrogène par craquage d'une mole d’eau (sans tenir compte des pertes) nécessite l'apport de 241 kJ, soit 120.500 kJ pour fabriquer 1 kg d’hydrogène.

4° Rappels sur la pile à  hydrogène

4.1  Principe de fonctionnement

 

Figure 10 : Schéma d'une pile à combustible. (source Wikipédia)

La pile à combustible fonctionne à l'inverse de l'électrolyse de l'eau. Elle transforme l'énergie chimique en énergie électrique directement par combustion de l’hydrogène dans l’oxygène.

            Elle ressemble à une pile ordinaire : elle possède une cathode et une anode séparées par un électrolyte (ou une membrane) qui assure entre autres, le passage du courant par transfert ionique des charges.

            Comme une pile classique, elle consomme son oxydant (ici l'oxygène O2) et son réducteur (ici l'hydrogène H2). Elle continue de fonctionner tant qu'elle est approvisionnée en hydrogène et oxygène.

Le réducteur peut être du méthanol ou du gaz naturel.

A l'anode, il se produit  la réaction suivante : H2 ->2H+ + 2e

 

Il y a donc libération  de 2 électrons par molécule d'hydrogène.

L'ion H+ passe de l'anode à la cathode et provoque un courant électrique par transfert des électrons dans le circuit électrique.

 

A la cathode, les ions H+ sont consommés suivant la réaction :

 

 O2 + 4H+ + 4e– > 2H2O

 

            Les réactions sont facilitées par la présence d'un catalyseur de « dissociation » de la molécule de dihydrogène. C’est en général une fine couche de platine divisé sur un support poreux,  qui constitue l'électrode à hydrogène.

 

4.2.  Bilan énergétique de la combustion de l’hydrogène

De façon tout  à fait similaire à ce qui est exposé au paragraphe 3.3, on peut écrire : 

H2 + 1/2 O2 à H20

Pour la combustion de 2 g d’hydrogène et  la dissociation des molécules, on  consomme 679 kJ/mole réparti en :

432 kJ/mole pour  H2 à H-H 

Et 247 kJ/mole  pour  1/2 O2 à 1/2 O-O  ( ½ . 494kJ)

La recomposition de l’eau (et  donc la reconstruction des liaisons intermoléculaires)

  2 H-O à H2O  libère 2 x 460 kJ soit  920 kJ

Solde de la combustion :   920 - 679 = 241 kJ pour 2g d’hydrogène brûlé soit 120500 kJ /kg d’hydrogène

            La fabrication d’hydrogène consomme donc autant d’énergie que sa combustion en restituera.

4.3.  Bilan électrique

            La génération d'une mole d'H2O, par combustion d’une mole de H2 entraînera la circulation de 2 x 6,02  1023 électrons, (2 e- par H2), soit une charge Q de 192640 Coulombs. Sous une différence de potentiel de Vp= 1,23 Volts (tension nominale de la pile), cela fait une énergie

E=Vp.Q = 237 kJ.

            L'énergie de formation de l'H2O étant de 242 kj, nous voyons que ce système a un rendement théorique de près de 100%.

Ordre de grandeur : A titre d’exemple, pour fournir 1Ah (c’est à dire 3600 Coulomb), il faut, avec ce type de pile,  (3600/192240).2g=  37mg de H2 et  8 fois plus d’oxygène (cf masse molaire oxygène) soit 300mg de O2.

4.4    Filières technologiques

 

Il existe plusieurs filières technologiques de pile à combustible SOFC, PEMFC, AFC, etc.

            Celle utilisée dans ce TP est une pile PEM à membrane polymère  (ou « proton exchange membrane »). L’épaisseur de la membrane échangeuse d’ions est de l’ordre de 100 mm. Celle-ci  résulte d’un compromis entre les différentes caractéristiques qu’elle doit présenter sur le plan mécanique, conductivité ionique,  cout de fabrication. Les électrodes sont réalisées par dépôt sur un film de carbone conducteur d’un mélange d’électrolyte, de particules de PTFE et de poudre de platine (catalyseur). Elles sont  assemblées par pressage de part et d’autre de la membrane. L’ensemble électrodes +membrane à une épaisseur de l’ordre du millimètre.

5° Manipulation

 

Figure 11 : vue d’ensemble de la maquette (source H-tec)

Les mesures proposées sont destinées à caractériser individuellement  puis globalement les différents sous ensemble de la maquette Junior basic (H-tec Wasserstoff-Energie-Systeme GmbH ). Elles sont tirées du manuel utilisation livrée avec le kit.

 

5.1 Panneau solaire

5.1.1 Caractéristique courant tension

 

But: obtenir expérimentalement la caractéristique donnée au §  1.3.4

Connecter le panneau solaire  poly cristallin comme indiqué  en figure 12 ci après.

Figure 12 : source H-tec

Eclairer si besoin, le panneau par une source artificielle de lumière.

Relever la tension à vide, puis en faisant varier la résistance R de 330 W  à  0W,  relever les valeurs de courant, tension et puissance.

Tracer les courbes courant = f(tension) et puissance de sortie  =f( tension)    

 

5.1.2 Rendement

Le rendement du panneau est le rapport de la puissance électrique fournie à la puissance  lumineuse reçue.

D’après le  § 1.3.3 (Jonction PN éclairée) le courant de court circuit Icc est proportionnel au flux lumineux reçu.  Le constructeur du panneau indique  pour un éclairement (irradiance)  maximum de 1000W/m2 un courant de court circuit de  Icc max = 350mA.

 

La puissance surfacique incidente est donnée par  F =  Ee max /Iccmax = 2,86 W/m2.mA

Connaissant le courant de court circuit mesuré, et sachant que le panneau est composé de 4 cellules de surface S= 30mmx50mm,  il est facile de calculer la puissance lumineuse reçue

Pe= F.Icc.4.S

Le  rendement maximum  est obtenu pour le point de puissance maximum  mesuré précédemment :

h= Ps max/Pe

Calculer cette valeur et commenter.

5.2 Electrolyseur

5.2.1 Caractéristique courant tension de l’électrolyseur

 

ATTENTION :  Les précaution d’emploi sont indiqués dans la documentation du fournisseur.  Utiliser une alimentation  de table strictement limitée à 2 V pour cette manipulation

 

Figure 13 : caractérisation électrolyseur (source h-tec)

 

Isoler l’électrolyseur et le connecter directement à l’alimentation réglée sur 0V.

 

Augmenter  la tension d’alimentation par pas de 0,1V  jusqu’à 2V,  Relever  pour chaque pas tension et courant  correspondants. Attendez 20 secondes entre chaque mesure pour obtenir des valeurs stables. Identifier le point à partir duquel on peut observer une production naissante de gaz.

 

 

Tracer la courbe I =f(V). Commenter. On rappelle que la tension de décomposition théorique de l’eau est de 1,23V  

 

 

5.2.2 Rendement énergétique  réel de l’électrolyseur

 

Pour déterminer le rendement, il est nécessaire de mesurer le volume d’hydrogène produit VH  en un temps donné et l’énergie électrique  Eel  que l’on doit apporter  pour générer ce volume.

 

Régler la tension d’alimentation entre 1,5V (seuil de production gazeuse) et 2V maximum.

Figure 14 : source H-tec

 

A l’aide d’un chronomètre, relever, en prenant plusieurs points, le volume produit en fonction du temps écoulé. Noter la tension et le courant pour chaque point (jusqu’à environ 800 secondes)

 

            En déduire le rendement pratique h de électrolyseur rapport de l’énergie stockée sous forme hydrogène à l’énergie électrique qu’il a été nécessaire de fournir. On rappelle que le pouvoir calorifique supérieur de l’Hydrogène  vaut         : 12,745 106 J/m3. Commenter.

 

 

5.2.3 Calcul du volume théorique de H2 généré pendant l’électrolyse

 

Afin de vérifier la valeur du rendement obtenu précédemment, il faut déterminer le  volume théorique de H2, V,  crée pendant l’électrolyse de durée t par le courant I.

 

On rappelle  la loi de Mariotte :

 

P.V= n .R.T

 

Avec :

V= volume de gaz théoriquement crée en m3,

n = nombre de moles de H2 crées

P= Pression ambiante : 1,013 105 Pa

R =constante des gaz parfaits : 8,314 J/(mol.K)

T = température ambiante en K

 

F constante de Faraday,

 

Le nombre N de moles d’électrons  crées pendant la durée de la réaction est

égale à la  charge totale créée Q divisée par la  charge unitaire par mole, F :

soit :

N=I.t / F (cste de faraday)

 

Comme il faut 2 e- pour générer une molécule de  H2, le nombre de moles de H2 crées vaut :

 

n = I.t/(F.2)

d’où :

V = (R.T /P). (I.t/2.F)

 

 

5.2.4 Rendement de Faraday

 

            Le rendement de Faraday est défini comme le rapport du volume de gaz réellement produit au volume calculé comme au paragraphe précédent.

 

Calculer ce rendement et commenter.

 

5.3 Pile à combustible   

La cellule pile à combustible est montré sur la photo ci -après.

Photo : source H-tec

5.3.1 Caractéristique courant tension

 
 
Figure 15 : source H tec

Faire une mesure à vide puis, Relever, en faisant varier la résistance de charge de 330W à 0 courant, tension et puissance.

Tracer les courbe Tension =f (courant) et puissance  = f (courant)

 5.3.2 Rendement

Avec le même montage de test qu’utilisé,  au paragraphe  précédent, relever la consommation d’hydrogène en fonction du temps le courant, la tension et la puissance.

Tracer l’évolution du volume de gaz consommé en fonction du temps

            Puis calculer le rendement énergétique comme étant le rapport de l’énergie électrique fournie réellement (pendant le temps de mesure) à l’énergie stockée dans le gaz hydrogène. On rappelle que le pouvoir calorifique inférieur  de l’Hydrogène  vaut         : 10,8 106 J/m3. Commenter.

5.3.3 Rendement de Faraday

 

            Le rendement de Faraday  de la pile est défini comme le rapport du volume de gaz calculé à partir de l’énergie électrique fournie (cf formule en 5.2.3)  au volume réellement consommé.

 

Calculer ce rendement et commenter.

 

 5.4 Ensemble panneau solaire/pile/utilisation

Connecter le ventilateur sur la pile et vérifier le fonctionnement de l’ensemble.

6° Application à une voiture modèle réduit à hydrogène (depuis 2009).

Pour teminer le TP de façon ludique, vous pouvez untilser le kit H-tec pour faire rouler quelques minutes une mini voiture.