Science des piles à combustible à méthanol direct (DMFC)

L'hydrogène est un agent réducteur (carburant) très actif. Ainsi, piles à combustible hydrogène-oxygèneDes courants de fonctionnement très élevés et des puissances massiques élevées peuvent être obtenus. Cependant, la manutention, le stockage et le transport de l'hydrogène combustible sont complexes. Ce problème concerne principalement les centrales électriques portables de taille relativement réduite. Pour ce type de centrale, les combustibles liquides sont plus réalistes.
Le méthanol est un carburant très prometteur pour les petites piles à combustible portables. Il est plus pratique et moins dangereux que l'hydrogène gazeux. Comparé aux produits pétroliers et autres carburants organiques, le méthanol présente une activité d'oxydation électrochimique relativement élevée (bien que moins élevée que celle de l'hydrogène). Son rapport énergétique chimique est d'environ 6 kWh/kg, inférieur à celui de l'essence (10 kWh/kg), mais tout à fait satisfaisant. C'est pourquoi son application dans les piles à combustible des centrales électriques des véhicules électriques et de divers appareils portables est aujourd'hui largement débattue.

Le fonctionnement de DMFC La pile à combustible à membrane échangeuse de protons présente des problèmes fondamentaux qui n'existent pas dans les piles à combustible à membrane échangeuse de protons. Dans ces dernières, la membrane est pratiquement imperméable aux réactifs (hydrogène et oxygène), ce qui les empêche de se mélanger. En revanche, dans la pile à combustible à membrane échangeuse de protons, la membrane est partiellement perméable au méthanol dissous dans une solution aqueuse. De ce fait, une partie du méthanol pénètre de l'anode de la pile à travers la membrane jusqu'à la cathode. Ce phénomène est appelé éthanol à croûte croisée. Ce méthanol est directement oxydé par l'oxygène gazeux sur un catalyseur au platine sans produire d'électrons utiles. Cela a deux conséquences : (i) une part importante du méthanol est perdue lors de la réaction électrochimique ; et (ii) le potentiel de l'électrode à oxygène passe à une valeur positive inférieure, ce qui diminue la tension de fonctionnement de la pile à combustible. Malgré de nombreuses recherches menées à ce jour, ce problème n'a pas pu être entièrement résolu.
Un domaine d’application potentiel pour DMFC Il s'agit d'alimentations basse consommation (jusqu'à 20 W) pour appareils électroniques tels que les ordinateurs portables, les caméscopes, les lecteurs DVD, les téléphones portables, les appareils médicaux, etc. À l'heure actuelle, l'application des DMFC comme source d'énergie pour les véhicules électriques est encore très lointaine. Malgré de nombreuses recherches, les DMFC ne sont toujours pas commercialisées ni largement utilisées en pratique, contrairement aux piles à combustible à membrane échangeuse de protons.