Pile à combustible

[Georges]

Bonjour,voila dans ce dm je dois expliquer le fonctionnement de la pile cependant je dois également expliquer que le pH de l'electrolyte ( acide phosphorique) est different pres de l'anode, au coeur de l'electrolyte et pres de la cathode. Je ne comprends pas comment la pH peut être different. Merci de votre aide.

[SoS(29)]

Georges,
votre message est pour le moins incomplet :

Bonjour,voila dans ce dm je dois expliquer le fonctionnement de la pile cependant je dois également expliquer que le pH de l'electrolyte ( acide phosphorique) est different pres de l'anode, au coeur de l'electrolyte et pres de la cathode. Je ne comprends pas comment la pH peut être different. Merci de votre aide.

Poster l'énoncé complet du DM et ensemble nous analyserons comment répondre aux différentes questions.

[Georges]

Je dois rédiger un texte de synthèse sur le fonctionnement de la pile. J'ai plusieurs documents: le schéma de la pile alimentée en dihydrogène et en air. La courbe de titrage de l'acide phosphorique par une solution d'hydroxyde de sodium (on a 2 sauts de pH et deux réactions: H3PO4+HO- => H2PO4- + H20 et H2PO4- +HO- => HPO4'2- + H20)

[Georges]

Voici les documents

[SoS(29)]

Georges,
Donc il s'agit du fonctionnement d'une pile à hydrogène dite à combustible.
Première information utile.
Au sujet de la phrase suivante :

La courbe de titrage de l'acide phosphorique par une solution d'hydroxyde de sodium (on a 2 sauts de pH et deux réactions: H3PO4+HO- => H2PO4- + H20 et H2PO4- +HO- => HPO4'2- + H20)

J'en déduis qu'il sait d'une plie à hydrogène (à combustible) à acide phosphorique.
Seconde information utile.
Commencer par d'écrire le fonctionnement d'une pile à combustible : réaction d'oxydoréduction à la cathode ; à l'anode
Indiquer ensuite le rôle du pH dans ces réactions ce qui vous permettra de justifier l'emploi d'un acide ici l'acide phosphorique.

[Invité]

On a une oxydation de l'H2 à l'anode et une réduction de l'O2 à la cathode. Les H+ libérés à l'anode passent par l'acide afin de rejoindre la cathode tandis que les électrons ne pouvant passer par l'électrolyte, passent par le circuit. Le transfert d'électrons et des ions H+ permettent donc un courant dans le circuit. Mais je ne comprends pas le fait que le pH ait un rôle dans ces réactions ( le pH étant lié aux ions oxonium H3O+)

[SoS(29)]

Visiteur ?
Le pH est lié à la concentration des en ions oxonium \(\left[ { H }_{ 3 }{ O }^{ + } \right]\) ; comme l'ion oxonium est créé lors de la réaction de l'ion \({ H }^{ + }\) avec l'eau \({ H }_{ 2 }O\) ; il y a un lien direct entre le pH et la concentration en ions hydrogène \(\left[ { H }^{ + } \right]\)

[Georges]

Ahh d'accord donc vu qu'à l'anode il y a formation de H+ le pH va être plus faible tandis que vers la cathode où le H+ est réactif le pH sera plus élevé.
Ensuite je pense que le pH est intermédiaire des deux valeurs anode-cathode.

ps: le visiteur c'était moi, j'avais oublié de taper mon nom.

[SoS(29)]

Georges,
Pour que le pile puisse fonctionner il faut que qu'il y ait les deux membres du couple en présence donc du côté anode \({ H }^{ + }{ /H }_{ 2 }\) et du côté cathode \({ O }_{ 2 }/{ H }_{ 2 }O\).
Donc acidifier le compartiment anode est indispensable.
De même lorsque vous écrivez l'équation de la réduction du dioxygène en eau, vous remarquez que l'ion \({ H }^{ + }\) est un réactif, sa présence est donc nécessaire.

[Georges]

D'accord. Mais je ne comprends pas comment mettre en relation la courbe de pH ( et les réactions de l'acide) avec le pH émis en hypothèse précédemment ( un pH faible à l'anode et un pH plus fort vers la cathode ).

[SoS(29)]

Georges,

( un pH faible à l'anode et un pH plus fort vers la cathode ).

je n'ai jamais fait référence à une différence de pH entre l'anode et la cathode.
L'électrolyte acide phosphorique permet de faire "circuler" les ions hydrogène cela est certain.
Par contre je ne sais pas comment utiliser le doc 2 sur le titrage pH métrique et le doc 3 sur le choix de quelques indicateurs colorés.
Êtes-vous sur qu'il n'y a pas d'autres questions vous permettant de comprendre l'utilité de ces informations ?

[Georges]

Mince, enfait après avoir expliquer le fonctionnement, je dois faire apparaître dans celui-ci que le pH de l'électrolyte est différent près de l'anode,au coeur de l'électrolyte et près de la cathode. Je dois ensuite proposer/ décrire des protocoles d'une série d'experiences qui permettent de prouver cette différence de pH.

[SoS(29)]

Georges,
Qu'est-ce qui vous permet de dire que le pH est différent à l'anode et à la cathode. C'est peut-être vrai mais aucune information dans ces trois doc vous permet de l'affirmer. Donc soit vous avez de informations supplémentaires, soit vous arrêtez d'évoquer cette différence.

[Georges]

C'est ma faute. j'aurai du recopier la consigne : Rédiger un texte de synthèse expliquant comment du courant peut circuler le moteur (document 2). Cette explication fera apparaître que lors de son fonctionnement, le pH de l'électrolyte n'est pas le même près de l'anode, au coeur de l'électrolyte et près de la cathode. Décrire les protocoles d'une série d'expériences qui permettent de le montrer.
C'est pour ça que je cherche une explication ou plutot une idée sur le fait que le pH soit différent à différentes parties de l'électrolyte. Encore désolé du tracas.

[SoS(29)]

Georges,
donc effectivement une information vous indique que le pH n'est pas le même.
Par contre y-a-t-il une information indiquant quel est le compartiment dont le PH est le plus grand ?

Au sujet :

Décrire les protocoles d'une série d'expériences qui permettent de le montrer.

Evidement le tableau du doc 3 donnant le domaine de virage de plusieurs indicateurs colorés vous permet d'évaluer le pH dans chaque compartiment et donc de vérifier qu'il est différent.