TPE pile à combustible et formules.

[invite1e80cc5a]

Bonjour, je travaille sur un tpe sur la pile à combustible (PEMFC), et j'aimerais avoir des conseils sur certaines formules :

La réaction de combustion crée de l'énergie électrique ainsi que de la chaleur. L'énergie disponible finale est réduite. Si l'eau est évacuée sous forme de vapeur, il y a moins d'énergie thermique résiduelle à évacuer pour maintenir la pile à sa température de fonctionnement, étant donné que l'eau aura déjà absorbé une partie de cette chaleur.
Le travail électrique, rapporté à une mole d'hydrogène consommé, est déduit du calcul de l'enthalpie libre ∆ G de la réaction ne dépend pas de l’état de l’eau produite.

∆ E0 = -∆ G0 / (n*F)

F est une constante (Faraday) = Na (nombre d'avogadro) * e (charge élémentaire) = 9,65*104 C*mol-1
n est le nombre d'électrons de la réaction, donc n = 2 ici.
∆ G0 est la variation d'énergie libre transformée en énergie électrique lorsque la réaction est équilibrée.
La tension E fournie par la pile peut être calculée via l'équation de Nernst :

E = E0 - RT/2F In[PH2O/ (P(H2) * P(O2)1/2)]

P est la pression en bar.
T est la température en Kelvin.
R est la constante des gazs parfaits : 8,3144 J,mol-1

Application :
E0 = 1,229V
P(H2O) = 1 bar
P(H2) = 1 bar
P(O2) = 0,21 bar
T = 25°C = 298K

E = 1,229 - ( 8,3144*298/2* 9,65*104)ln[1/(1*0,211/2)]
E = 1,229 – 0,0100
E = 1,129 V

b) Rendement électrique

Etant un appareil transformant l'énergie chimique en énergie électrique, le problème du rendement est très important :
Le rendement électrique maximum hmax de la pile est donné par :
hmax = (DG / DH)*100

Si H2O(l) : ∆ G = -237,2 kJ.mol-1 et ∆ H = -285,8 kJ.mol-1
Si H2O(g) : ∆ G = -228 kJ.mol-1 et ∆ H = -241,8 kJ.mol-1

Donc le rendement hmax varie de 83 à 94% en fonction de l'état de l'eau.
Bien sur ces valeurs sont totalement théoriques, en pratique les rendements seront moindres.

Je voudrais juste savoir si tout cela n'est pas erroné et aussi m'aider sur les pressions, je me suis basé sur un livre, qui montre que lorsque l'on utilise de l'air au lieu de l'oxygène : la valeur de PO2 est de 0.21 bar, j'aimerais juste savoir pourquoi on a 0.21 bar, merci.
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[Gramon]

pour PO2 est de 0.21 bar
c'est simplement la concentration de l'oxygène dans l'air.

pour b, la formule du rendement maximum c'est ∆Gr/∆Hr.

[invite1e80cc5a]

pour PO2 est de 0.21 bar
c'est simplement la concentration de l'oxygène dans l'air.

pour b, la formule du rendement maximum c'est ∆Gr/∆Hr.

ce n'est qu'une question de lettre ? où les valeurs ne sont alors pas bonnes ?

[Gramon]

c'est juste ce qu'il y a marqué dans l'article,

j'apportais juste des détails suplémentaires

[A voir en vidéo sur Futura]