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La figure suivante représente une pile à hydrogène. Compte tenu de la direction des électrons dans le circuit du haut, représentée par la flèche rouge, quel gaz est introduit à travers le tuyau A ? (A) Oxygène, (B) hydrogène, ou (C), vapeur d’eau.
Les cellules galvaniques sont des types de cellules électrochimiques qui produisent de l’énergie électrique à partir d’énergie chimique. Les cellules galvaniques peuvent être des cellules galvaniques primaires. Ces cellules sont destinées à un usage unique. Elles peuvent aussi être des cellules galvaniques secondaires. Les cellules galvaniques secondaires sont rechargeables. Les piles à combustible sont un type de cellule galvanique primaire. Puisqu’une pile à combustible est continuellement alimentée en réactifs, stockés à l’extérieur du circuit, elle n’est pas jetée comme une batterie à usage unique où les réactifs sont épuisés. Les piles à combustible utilisent des réactions redox coordonnées pour faire circuler des électrons dans un circuit électrique externe afin d’alimenter des appareils électriques et même des véhicules électriques.
Regardons un schéma de la pile à hydrogène. Beaucoup de processus différents se produisent dans cette figure. Nous allons donc les voir un par un. Cette pile à hydrogène fonctionne dans des conditions alcalines. Elle contient un pont salin d’hydroxyde de potassium. Sur la gauche, nous voyons de l’hydrogène qui entre. L’hydrogène réagit avec les ions hydroxyde de l’hydroxyde de potassium lorsque la pile à combustible fonctionne dans des conditions alcalines. Il est possible que les piles à combustible fonctionnent également dans des conditions acides, mais les équations seraient différentes.
De l’autre côté de la figure, nous voyons de l’oxygène gazeux qui entre dans la cathode. Il se combine avec les électrons et l’eau pour former davantage d’ions hydroxyde. L’excès d’oxygène gazeux, l’eau produite et la chaleur générée diffusent hors du système. Si nous regardons de près ces demi-équations, nous voyons une oxydation à l’anode. Et nous voyons une réduction se produire à la cathode. L’eau, les électrons et les ions hydroxyde s’annulent dans la réaction globale finale si nous combinons nos deux demi-équations.
Le diagramme de la question est similaire à la version plus détaillée que nous avons examinée plus tôt. Nous voyons le courant se déplacer de gauche à droite sur la figure. Si le courant électrique va de gauche à droite, alors le gaz hydrogène qui fournit des électrons au circuit doit être diffusé par la gauche à l’anode. Le gaz qui est introduit à partir du tuyau A est de l’hydrogène. C’est le choix de réponse (B). L’hydrogène est la bonne réponse.
