Pile à combustible utilisée dans un sous-marin.

Etude expérimentale d'une pile à combustible au lycée.
Pour recharger cette pile, on la relie à un générateur, ici un panneau solaire convenablement éclairé. Il y a alors une électrolyse de l’eau contenue dans la cellule et les réservoirs se remplissent à nouveau de gaz. La PAC est alors prête à fonctionner comme un générateur.
1. Lorsque la PAC fonctionne comme un générateur de courant continu ou une pile, identifier les signes (+)
et (-) des bornes A et B, et les réactions qui s’y déroulent.
La courbe représentative de la tension U aux bornes d’un dipôle en fonction de l’intensité I du courant qui la parcourt est appelée caractéristique du dipôle.

2. Proposer le schéma d’un montage permettant de mesurer la tension U aux bornes de la pile et l’intensité I du courant qu’elle débite lorsqu’elle est branchée aux bornes d’un conducteur ohmique de résistance R variable.
3. Compléter le schéma de la chaine énergétique associée à la pile en précisant la nature des énergies..

Q 9. Proposer une correction du travail demandé aux élèves. On adoptera la convention générateur pour la pile.
La question 3 vous semble-t-elle correctement formulée ?

A l'anode négative :
H₂ (g) ---> 2H⁺ aq + 2e^-.
A la cathode positive :
O₂(g) +4H⁺aq + 4e^- ---> 2H₂O(l).

Q10 Déduire de la caractéristique un modèle équivalent, modèle de Thévenin par exemple, de la pile à combustible étudiée.
La pile à combustible est équivalente à un générateur de tension idéal en série avec une résistance r.
Force électromotrice : lorsque I = 0, U(I=0) = E ~0,88 V.
Résistance interne r , opposée de la pente de la droite : r =| DU / DI |= 0,06 / (7 10^-3) ~8,5 ohms.