Une pile à combustible à oxyde solide (SOFC) est un type de pile à combustible qui utilise un électrolyte d'oxyde solide pour conduire un courant électrique. La pile à combustible à oxyde solide est le type de pile à combustible le plus avancé et le plus efficace disponible aujourd'hui, et a le potentiel de révolutionner la façon dont nous produisons et utilisons l'énergie.
La SOFC est un moyen très efficace de convertir l'énergie chimique en énergie électrique, avec des taux d'utilisation du combustible pouvant atteindre 95 %. En outre, la SOFC peut fonctionner à des températures très élevées, ce qui la rend idéale pour les applications de production combinée de chaleur et d'électricité (PCCE).
La SOFC est une technologie très polyvalente et peut être utilisée avec une variété de combustibles, y compris le gaz naturel, le biogaz, l'hydrogène et même les combustibles solides comme le charbon et la biomasse.
Que fait une pile à combustible à oxyde solide ? Une pile à combustible à oxyde solide est un dispositif qui convertit l'énergie chimique d'un combustible en électricité par un processus électrochimique. Le combustible est généralement un gaz, comme le gaz naturel, le méthane, le propane ou l'hydrogène, mais il peut également s'agir d'un liquide, comme le méthanol ou l'éthanol. L'électrolyte est un oxyde solide, tel que l'oxyde de zirconium stabilisé à l'yttrium ou l'oxyde de cérium. La pile à combustible à oxyde solide a un rendement élevé et peut fonctionner à des températures très élevées, ce qui la rend bien adaptée à une utilisation dans une centrale électrique ou d'autres applications industrielles. Quelle est la différence entre les SOFC et les piles à combustible à base de PEM ? La principale différence entre les SOFC et les piles à combustible PEM est que les SOFC sont plus efficaces que les piles PEM. Les SOFC peuvent également fonctionner à des températures plus élevées, ce qui signifie qu'elles peuvent générer plus d'énergie. Les piles à combustible PEM sont plus chères à fabriquer que les SOFC, mais elles sont plus petites et plus légères, ce qui les rend plus adaptées aux applications portables.
Comment fonctionne une électrolyse à oxyde solide ?
Une cellule d'électrolyse à oxyde solide (SOEC) utilise un électrolyte pour transporter des ions entre deux électrodes, généralement constituées d'un matériau d'oxyde solide. L'électrolyte est généralement une céramique conductrice d'ions, et les électrodes sont généralement constituées d'un métal ou d'un oxyde conducteur. La cellule peut fonctionner à des températures élevées, généralement supérieures à 700°C, et à des tensions élevées, généralement supérieures à 1V.
La pile peut être utilisée pour produire de l'hydrogène (H2) ou de l'oxygène (O2) à la cathode et à l'anode, respectivement. Les réactions qui se produisent aux électrodes sont les suivantes :
Anode (O2) : 2O- → O2 + 4e-
Cathode (H2) : 2H+ + 2e- → H2
La réaction globale est :
2H2O → H2 + O2
La cellule peut également fonctionner en sens inverse pour produire de l'électricité à partir des gaz H2 et O2.
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Quelle est l'efficacité des SOFC ? Les SOFC sont très efficaces par rapport aux autres types de centrales électriques. En fait, elles sont environ 50% plus efficaces que la centrale électrique moyenne au charbon et environ deux fois plus efficaces qu'une centrale électrique au gaz naturel.