QCM : Principes et réactions des piles à combustible — 8 questions

Questions et réponses du QCM

1. Comment la réaction d'oxydoréduction dans une pile à combustible peut-elle être utilisée pour faire avancer un véhicule ?

En permettant la combustion de l'hydrogène dans un moteur à combustion interne.
En utilisant la réaction pour chauffer le moteur thermique du véhicule.
En stockant l'hydrogène produit par la réaction pour une utilisation ultérieure.
En utilisant la réaction pour produire directement de l'électricité qui alimente un moteur électrique.

En utilisant la réaction pour produire directement de l'électricité qui alimente un moteur électrique.

Explication

La réaction d'oxydoréduction dans une pile à combustible permet de produire de l'électricité directement à partir de l'hydrogène, ce qui alimente un moteur électrique pour faire avancer le véhicule. Les autres options ne décrivent pas le fonctionnement spécifique d'une PAC.

2. Qu'est-ce qu'une réaction d'oxydoréduction dans le contexte d'une pile à combustible ?

Une réaction chimique où un transfert d’électrons se produit entre deux espèces, impliquant un oxydant et un réducteur.
Une réaction de décomposition de l'eau en oxygène et hydrogène.
Une réaction où l'énergie chimique est convertie en énergie thermique uniquement.
Une réaction où deux molécules s'associent sans échange d’électrons.

Une réaction chimique où un transfert d’électrons se produit entre deux espèces, impliquant un oxydant et un réducteur.

Explication

Une réaction d'oxydoréduction implique un transfert d’électrons entre deux espèces chimiques, ce qui est la base du fonctionnement d'une pile à combustible, où le dihydrogène est oxydé et le dioxygène réduit.

3. Quel composant de la pile à combustible permet le passage des ions tout en séparant les gaz à l’intérieur de la dispositif ?

L’électrolyte
L’électrode négative (anode)
Les catalyseurs
L’électrode positive (cathode)

L’électrolyte

Explication

L’électrolyte dans une pile à combustible est le composant qui permet le passage des ions (souvent H+ dans une PEM) tout en séparant physiquement les gaz (dihydrogène et dioxygène) pour éviter leur mélange direct, ce qui est essentiel pour le bon fonctionnement de la réaction d’oxydoréduction.

4. Quelle année Sir William Grove a-t-il construit la première cellule électrochimique utilisant de l’hydrogène comme carburant?

1839
1859
1829
1849

1839

Explication

Sir William Grove a construit la première cellule électrochimique utilisant de l’hydrogène comme carburant en 1839. C’est une date historique importante dans le développement des piles à combustible et du concept de réaction d’oxydoréduction.

5. Quand la réaction d'oxydation du dihydrogène à l'anode dans une pile à combustible a-t-elle été pour la première fois clairement établie ou publiée par Sir William Grove ?

1900
1839
1850
1800

1839

Explication

La réaction d'oxydation du dihydrogène à l'anode dans une pile à combustible a été mise en évidence pour la première fois par Sir William Grove en 1839, lorsqu'il a construit la première cellule électrochimique utilisant de l'hydrogène comme carburant.

6. En quoi la réaction à la cathode (réduction du dioxygène en eau) et la réaction à l'anode (oxydation du dihydrogène) dans une pile à combustible se ressemblent ou diffèrent-elles ?

Ce sont deux réactions d'oxydoréduction identiques qui produisent de l'eau à chaque étape
Les deux réactions se produisent à la même électrode, ce qui facilite le transfert d'électrons
La réaction à la cathode est une oxydation, tandis que celle à l'anode est une réduction, ce qui est atypique pour une PAC
Ce sont deux réactions d'oxydoréduction opposées qui se complètent pour produire de l'eau et de l'électricité

Ce sont deux réactions d'oxydoréduction opposées qui se complètent pour produire de l'eau et de l'électricité

Explication

Les réactions à la cathode et à l'anode dans une pile à combustible sont deux demi- réactions d'oxydoréduction opposées : la réduction du dioxygène en eau à la cathode et l'oxydation du dihydrogène en H+ et électrons à l'anode. Elles se complètent pour produire la réaction globale qui génère de l'eau, de la chaleur et de l'électricité.

7. Quel est le rôle principal de la conversion énergétique dans le bilan d'une pile à combustible ?

Générer principalement de l'hydrogène pour stockage
Fournir principalement de l'électricité pour alimenter des systèmes
Créer principalement de l'eau comme sous-produit principal
Produire principalement de la chaleur pour le chauffage

Fournir principalement de l'électricité pour alimenter des systèmes

Explication

Le rôle principal de la conversion dans une pile à combustible est de produire de l'électricité, ce qui constitue l'objectif premier de cette technologie pour alimenter des véhicules ou des systèmes électriques. La chaleur et l'eau sont des sous-produits, mais non le but principal.

8. Qui a formulé ou construit la première cellule électrochimique utilisant de l'hydrogène en 1839?

Hans Christian Ørsted
Michael Faraday
Sir William Grove
Alessandro Volta

Sir William Grove

Explication

Sir William Grove est reconnu pour avoir construit la première cellule électrochimique utilisant de l'hydrogène en 1839, ce qui constitue la première pile à combustible. Alessandro Volta a inventé la pile voltaïque en 1800, Faraday a étudié l'électromagnétisme et la loi de l'électrolyse, et Ørsted a découvert l'électromagnétisme. Aucun de ces trois n'est crédité pour la première cellule à hydrogène.

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Pile à combustible — définition ?

Dispositif convertissant chimie en électricité par oxydoréduction.

Réaction d'oxydoréduction — rôle ?

Transfert d’électrons entre deux espèces chimiques.

Structure de la PAC — composants ?

Deux électrodes séparées par un électrolyte.

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