Comprendre le fonctionnement d’une pile à combustible peut sembler intimidant au départ, mais cela se résume en réalité à une question de chimie. Le mécanisme de la pile à combustible est simple : il s’agit de convertir l’énergie chimique en énergie électrique.

Pour résoudre cette équation, la pile à combustible est composée de deux éléments : la plaque bipolaire, un composant clé des piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEM) qui diffuse les gaz, et un ensemble de membrane et d’électrodes (MEA). Cet MEA, constitué de plusieurs couches, est composé d’une membrane électrolyte assemblée d’un côté avec une couche de catalyseur d’anode, une électrode oxydante qui libère des électrons, et de l’autre côté avec une couche de catalyseur de cathode, une électrode réductrice qui acquiert des électrons. L’hydrogène est injecté dans la pile à combustible du côté de l’anode, tandis que l’oxygène (provenant de l’air) passe à travers la cathode. Une fois que l’hydrogène atteint la couche de catalyseur dans le MEA, les molécules d’hydrogène se séparent en électrons et en protons.

Avant de passer à l’étape suivante, il est important de garder à l’esprit que les protons sont des particules chargées positivement, tandis que les électrons sont chargés négativement. Toutes les charges électriques collectées sur la plaque bipolaire représentent l’énergie électrique disponible.

La membrane joue le rôle d’électrolyte dans la pile à combustible et ne permet le passage que des protons du côté de l’anode vers le côté de la cathode. Cela signifie que les protons, une fois séparés de leurs contreparties électroniques, sont libres de se déplacer à travers la membrane, tandis que les électrons restent piégés du côté de l’anode. Pour que les atomes s’équilibrent, il est crucial que ces deux particules se rencontrent. Les électrons sont ensuite forcés de passer par un circuit différent pour se reconnecter aux protons, et pendant leur trajet, le flux d’électrons génère de l’électricité et de la chaleur.

Une fois arrivés du côté de la cathode, les électrons se reconnectent aux protons et à l’oxygène injecté, produisant ainsi des molécules d’eau (H2O) qui sont ensuite rejetées comme déchets de la pile à combustible. Cela signifie que tout type de machine ou de véhicule qui consomme actuellement du gaz pour produire de l’énergie pourrait remplacer son moteur à combustion par une source d’énergie durable et sans émissions. Un signe d’espoir pour un avenir décarboné.