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La pile à combustible, un convertisseur d’énergie d’avenir

[Mots-clés] énergies renouvelables, conversion, rendement, hydrogène, cellule, platine, surtension, courbe intensité-potentiel, membrane, réduction des émissions, transports

Au préalable, les besoins croissants en énergie et les préoccupations associées auxquelles il faut répondre sont présentés. Après un rappel du principe de fonctionnement d’une pile à combustible et des différentes technologies associées, l’article présente des exemples de leur intégration à des systèmes et à des prototypes. Les nombreuses questions associées à l’hydrogène, sa production, son stockage, son transport et sa distribution ainsi que les pistes de réponses sont développées. Puis sont expliqués les axes de développement nécessaires pour relever le défi du coût et de la durée de vie afin de pouvoir conduire à la commercialisation des piles à combustible, PEMFC - Proton Exchange Membrane Fuel Cell - ou pile à membrane échangeuse de protons, technologie à ce jour la plus répandue. En savoir plus

Pourquoi est-il si délicat d'introduire la thermodynamique en biochimie ?

[Mots-clés] thermodynamique, monde vivant, entropie, enthalpie libre

Le second principe de la thermodynamique indique que l’évolution d’un système isolé se fait vers un désordre toujours croissant. Or, dans le monde vivant, les êtres correspondent à une organisation – le contraire d’un désordre – spectaculaire. Cette situation conduit à récuser la validité du second principe lorsqu’il s’agit du vivant. Il s’agit là d’une erreur grossière mais délicate à redresser. L’article montre que, pour éviter les contresens, il faut déployer beaucoup de soin dans la rigueur des définitions des notions de base – système thermodynamique, équilibre, système isolé, réversibilité. Le contenu pédagogique de ce développement – exposé en termes simples – est extrêmement pertinent. En savoir plus

L'énergie photovoltaïque : verrous et perspectives

[Mots-clés] spectrométrie à mobilité ionique, détection, stupéfiants, explosifs, police scientifique, sciences forensiques

Cet article a pour objectif de présenter et de mettre en perspective les différentes technologies envisagées pour la conversion photovoltaïque. À côté des voies « silicium » (mono- et polycristallin, couche mince...) qui sont certainement les plus abouties actuellement, sont discutées de nouvelles approches émergentes basées sur l’utilisation de couches minces inorganiques (de type CdTe et CIS) ou de polymères semi-conducteurs. Toutes ces technologies sont complémentaires et seront nécessaires pour faire face au défi énergétique que le monde devra affronter au cours de ce siècle. En savoir plus

La pile à combustible en questions

[Mots-clés] électrochimie, pile à combustible, hydrogène, oxygène, électrochimie, électricité

Après un rappel très simple et clair du principe de fonctionnement de la pile à combustible, l’auteur recense les différentes solutions de réalisations pratiques identifiées. Il passe ensuite en revue les différentes utilisations effectives (l’exemple des programmes spatiaux) ou à l’étude (transport automobile, usages « nomades ») et liste les points techniques que la recherche doit faire progresser pour imposer ces solutions. A côté d’autres articles plus détaillés sur les aspects scientifiques, nous avons ici un cadre concret et réaliste pour évaluer les possibilités des piles à combustibles. En savoir plus

Le cycle du combustible nucléaire : de la mine d’uranium jusqu’au recyclage et aux déchets

[Mots-clés] séparation isotopique, retraitement, combustible nucléaire, déchets radioactifs, uranium

Le fonctionnement des réacteurs producteurs d’électricité nucléaire nécessite la mise en œuvre de nombreuses et souvent complexes transformations chimiques : extraction du minerai à l’isolement de l’uranium, puis enrichissement isotopique et fabrication des éléments combustibles et après utilisation de celui-ci en réacteur, son retraitement suivi de la gestion des déchets radioactifs. Ces opérations sont décrites dans cet article où l’attention est portée sur les aspects quantitatifs - les flux de matières radioactives mises en jeu. Cet article donne une vue synthétique d’un pan de la production nucléaire trop souvent agité pour les risques qu’il peut présenter sans qu’une vue d’ensemble n’en soit connue. En savoir plus

Intégration de cellules photovoltaïques couches minces sur verre dans un stade de football (A : Stade Marcantonio-Bentegodi à Vérone, Italie).
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Les filières photovoltaïques en couches minces et leurs perspectives d'application à l'habitat

[Mots-clés] énergie solaire, semi-conducteur, chalcopyrite, terres rares, couches minces, cellules photovoltaïques, filière couche mince, silicium amorphe, diséléniure de cuivre et d'indium, photovoltaique organique

Après un rappel des processus d’absorption de la lumière par un matériau et de la génération d’une photo courant dans un semi-conducteur, l’évolution dans le temps des différentes filières photovoltaïques, puis les structures de base des filières actuelles sont décrits ainsi que leur part de marché. En savoir plus

Les nouvelles cellules solaires nanocristallines

[Mots-clés] sensibilisation, oxydes nanocristallins, conversion d’énergie, photochimie, colorant

Le principe adopté par Grätzel s’inspire du vivant, utilisant un mécanisme à l’œuvre dans la photosynthèse. Le mécanisme de passage de l’électron conduit à considérer des éléments de photochimie : niveaux d’énergies fondamental et excité dans un colorant, transfert vers des nanoparticules de TiO², semi-conducteur, transfert de la charge vers l’iodure en solution pour bouclage du cycle. Les cellules expérimentales de Grätzel sont développées à grande échelle, présentent des caractéristiques très intéressantes et constituent un exemple brillant de la démarche biomimétique. En savoir plus

© Jerome Clabé et Laurence Saulnier.
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Comprendre la physico-chimie par la plongée sous-marine. Comprendre la plongée sous-marine par la physico-chimie

[Mots-clés] tension superficielle, pression, caoutchouc, loi des gaz parfaits, azote, dégazage, dissolution des gaz

La réflexion présentée résulte de l’expérience de la plongée sous-marine d’un professeur chargé d’enseigner la thermodynamique et la physico-chimie des solutions au niveau universitaire. Elle a pour objectif de faire aimer ces deux matières, souvent perçues comme un cauchemar, en particulier aux jeunes, en montrant que leur utilisation est indispensable pour plonger en sécurité. On comprendra par exemple qu’il est indispensable que les plongeurs aient une bonne connaissance de la compressibilité des gaz, et que, pour éviter les accidents de décompression, c’est la thermodynamique qui va donner une réponse et venir au secours des plongeurs. Le texte est pédagogique, plein d’anecdotes historiques et bien illustré. En savoir plus

7:27
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Couches minces et énergie

[Mots-clés] cellule photovoltaïque, panneaux solaires, électricité, dépôts en couche mince, molybdène, conversion lumière

Les technologies de dépôts de couches minces offrent des palettes exceptionnelles de possibilités de développement du photovoltaïque qui pourrait devenir une fonctionnalité essentielle de l’habitat et au-delà une composante majeure de l’industrie énergétique. Vous verrez que la recherche fondamentale et la recherche industrielle sont intimement liées dans cette bataille du photovoltaïque et que la même passion anime les chercheurs qui passent de la découverte à l’application industrielle et à la production. En savoir plus

4:40
mediachimie jeune

Air pur et catalyse

[Mots-clés] photocatalyse, nanoparticules, dépollution, matériaux photo-catalytiques, décontamination, lumière

Marc Ledoux, chercheur CNRS, explique comment il est devenu entrepreneur et comment lui et son équipe utilisent la photocatalyse pour en faire un outil d’avenir pour un environnement intérieur meilleur. La méthode et les appareils conçus par son laboratoire font passer dans la réalité quotidienne l’excellente recommandation du législateur pour que le citoyen puisse s’occuper de l’hygiène de son habitat comme de son hygiène corporelle : un bel exemple de la continuité entre la recherche et l’application au service de l’homme. En savoir plus

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