Peut-on "recharger" une pile à combustible ?

On a vu dans le chapitre "Prévoir le sens de l’évolution spontanée d’un système chimique" qu'il existe des piles appelées piles à combustible.

Voici le schéma d'une pile à combustible dihydrogène-dioxygène.

L'équation de la réaction modélisant le fonctionnement de cette pile à combustible est la suivante : \(\mathrm{2H_2(g)+O_2(g)\rightleftarrows2H_2O(\ell)}\).

La constante d’équilibre associée à cette réaction à 20 °C est \(K(20\text{°C}) = 10^{83}\).

On peut calculer que, pour un système constitué de 1,0 mol de O₂ (g) et 2,0 mol de H₂ (g) et à une pression de 1,0 bar, le quotient réactionnel initial du système chimique dans la pile à combustible a pour valeur \(Q_\text{r,i} = 6,8\).

D'après le critère d'évolution spontanée des systèmes hors équilibre, comme \(Q_\text{r,i} <K(20\text{°C})\), la transformation chimique évolue spontanément dans le sens direct. En fonctionnement, cette pile produit de l'eau.

Si on souhaite "recharger" une pile à combustible, il faudrait être capable de réaliser la transformation chimique inverse, à savoir la transformation modélisée par la réaction d'équation :\(\mathrm{2H_2O(\ell)\rightleftarrows2H_2(g)+O_2(g)}\).

Cette transformation chimique n'étant pas spontanée, l'eau liquide ne peut pas former, seule, du dihydrogène et du dioxygène gazeux.

Les chimistes ont donc développé des méthodes pour réaliser, sous certaines conditions, des transformations chimiques non spontanées.

Dans ce chapitre, on explique que, pour "recharger" la pile à combustible, on peut réaliser l'électrolyse de l'eau.