Publicité
Expérience 5 : Produire de l'électricité avec du vin ou de la bière
A la place de la solution éthanol/eau, essayez avec différents alcools comme le vin ou l'alcool de riz.
Suivez les étapes de l'expérience 1 : produire de l'électricité à partir d'éthanol et d'eau.
AVERTISSEMENT :
1. La concentration en alcool doit toujours être comprise entre 5 et 15 %. Si vous utilisez un alcool dont
la concentration est supérieure à 20 %, mélangez-le avec la quantité d'eau adéquate pour atteindre une
concentration comprise entre 5 et 15 %.
2. L'utilisation d'éthanol non purifié peut dégrader les performances de la pile à combustible. Vous
pouvez réaliser vos expériences en utilisant de l'éthanol non purifié une fois que vous aurez réalisé
toutes les autres expériences avec de l'éthanol pur.
Après avoir suivi toutes les étapes décrites dans l'expérience 1, vous constaterez peut-être que l'hélice
du ventilateur tourne très lentement, voire pas du tout. L'utilisation d'alcools de qualités différentes peut
modifier les performances. Ceci est en lien avec la pureté de la solution, certains alcools tels que le vin
contenant des éléments susceptibles de colmater la membrane de la pile à combustible, réduisant ainsi
sa perméabilité. Au moyen d'un multimètre ou grâce au Moniteur Énergie Horizon (réf. produit
FCJJ-24), mesurez la tension ou le courant générés par la pile à combustible sous différentes
conditions, pour des cinétiques de réactions plus faibles.
Voir expérience 6 : Vous pourrez démontrer qu'à des conditions variables de température, les tensions
produites sont différentes, et, en représentant graphiquement ces résultats, vous déterminerez les
conditions optimales de température permettant à la pile à combustible d'atteindre les meilleurs
résultats pour chacun des alcools utilisés.
Expérience 6 : Étudier les effets de la température
Remarque : Avant de souffler de l'air dans la pile à combustible, assurez-vous qu'il n'est pas trop chaud
en testant sa température sur votre main (une température inférieure à 60 °C est préférable).
Étape 1 : Utilisez un sèche-cheveux pour souffler de l'air chaud sur chaque pôle de la pile à combusti-
ble ou remplissez le réservoir de combustible avec une solution éthanol/eau plus chaude. Vous
constaterez que le moteur et le ventilateur fonctionnent à une vitesse supérieure.
Étape 2 : Au moyen d'un multimètre ou grâce au Moniteur Énergie Horizon (réf. produit FCJJ-24),
mesurez la tension générée par la pile à combustible. Vous pourrez vérifier qu'à des conditions
variables de température, les tensions produites sont différentes, et, en représentant graphiquement
ces résultats, vous pourrez déterminer les conditions optimales de température pour la pile à combusti-
ble.
Aux températures plus élevées, l'agitation des atomes est plus grande et leur interaction avec le
catalyseur déposé en surface de la membrane aussi. Avec des interactions plus nombreuses, la
réaction s'accélère et davantage d'électricité peut être produite, d'où le fonctionnement plus rapide du
ventilateur.
Conclusions :
(1) Une température plus élevée favorisera les interactions des molécules d'éthanol avec le catalyseur
déposé en surface de la membrane, ce qui augmentera la cinétique de réaction.
(2) Une température élevée peut en outre rendre la membrane plus active, augmenter sa capacité
d'échange de protons, et donc accroître la vitesse du moteur du ventilateur. La puissance énergétique
des piles à combustible directes à l'éthanol peut donc être accrue grâce à une température de
fonctionnement, ou une température du combustible, plus élevée
.
Résolution des pannes
A. Le ventilateur commence à ralentir ou s'arrête totalement
Solution :
a. Débranchez complètement le module pile à combustible. Placez un récipient adapté sous le tube en
sortie de pile. Desserrez le collier et laissez s'écouler quelques gouttes d'acide acétique, pour
permettre à la solution d'éthanol fraîche d'entrer dans la pile à combustible.
b. Si le niveau de solution dans le réservoir de combustible est trop bas pour que la solution s'écoule
dans la chambre de la pile à combustible, préparez un nouveau mélange et versez-le dans le réservoir
jusqu'au niveau approprié. Ou bien relevez le réservoir de combustible pour que le niveau de solution
dépasse la hauteur de la buse d'entrée de la pile à combustible.
d. Attendez 5-10 minutes avant de rebrancher la pile à combustible. Une fois la pile rebranchée,
observez l'hélice du ventilateur tourner de nouveau à vitesse constante. La pile à combustible est
capable de démarrer la réaction une nouvelle fois (et plus de protons hydrogène peuvent être
échangés au niveau de la membrane).
B. Après que tous les câbles et tubes aient été raccordés, le ventilateur ne fonctionne toujours pas.
Solution:
a. Solution :
a. Assurez-vous que les câbles rouge et noir sont correctement branchés.
b. Assurez-vous que le tube du réservoir de combustible est bien raccordé à la buse d'injection de la
pile à combustible.
c. Assurez-vous qu'assez de solution d'éthanol circule dans la pile à combustible et qu'aucun tube n'est
bouché.
C. J'ai desserré le clapet, mais la solution ne s'écoule pas.
Solution:
a. Ajoutez de la solution combustible fraîche dans le réservoir de combustible.
b. Relevez le réservoir de combustible pour que le niveau de solution dépasse la hauteur de la buse
d'entrée de la pile à combustible.
www.horizoneducational.com
Publicité
