Les piles à combustible

      La pile à combustible est une technologie encore peu connu du grand public en France. Bien que le principe qui régit son fonctionnement soit connu depuis le XIXème siècle - déouvert en 1802 par Sir Henry David qui énonce le principe de l'électrolyse inverse et met en évidence la possibilité de produire de l'électricité à partir de la réaction chimique entre l'oxygène et l'hydrogène - ce n'est que depuis quelques années que les recheche dans ce domaine se sont accélérées prinipalement aux U.S.A., en Allemagne, et au Japon.

Puce Principe de fonctionement
Puce Développement et utilisation

- Principe de fonctionement -

      Une pile à combustible est constituée d'un empilement d'éléments anode-électrolyte-cathode reliés par l'intermédiaire d'interconnecteurs (ou plaques bi-polaires) formant ainsi un " stack " (ou module).

Composition d'une cellule élémentaire d'une pile à combustible

Dans la pratique, la pile est constituée d'un grand nombre de ces modules qui sont raccordés électriquement en parallèle ou en série. Les gaz doivent être alors distribués à chacun de ces modules selon le schéma de principe suivant :

Schéma de principe d'un assemblage de cellules élémentaires dans une pile à combustible Cathode/Electrolyte/Anode et Interconnecteurs

Le principe de fonctionnement d'un module dans le cas d'un électrolyte conducteur ionique O2- est illustré sur la figure suivante :

Principe de la pile à combustible à électrolyte conducteur ionique O2-.

Le comburant, côté cathodique, est réduit par les électrons provenant de l'anode et le combustible est oxydé côté anodique. Suivant le type de pile, un des deux ions formés traverse l'électrolyte pour réagir avec l'autre et former ainsi de l'eau. La réaction globale s'écrit :

1/2 O2 (g) + H2 (g) --> H2O (l)


    Le rendement de la pile n'étant pas de 100 % une partie de l'énergie est libéré sous forme de chaleur qui peut être utilisé pour chauffer de l'eau (seulement possible dans les piles à "haute température") cas de la cogénération.
    Dans une pile à combustible, l'hydrogène (combustible) peut provenir d'un réservoir sous pression ou cryogénique. Il est aussi possible de l'obtenir après reformage d'un hydrocarbure comme le méthane ou d'un dérivé comme le méthanol.
    L'oxygène provient généralement de l'air qui, selon les piles, doit être purifié (décarbonatation, ...) afin de ne pas empoisonner l'électrolyte ou les catalyseurs de certaines piles (KOH, platine, ...).

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- Développement et utilisation -

      Les premières piles à combustibles ont été utilisé au cours de la conquête spatiale mais c'est seulement depuis quelques années que les recherches et les développements industriels sont mise en oeuvre dans ce domaine .

    Un groupe d'étudiants a créé un générateur d'énergie à hydrogène portable, le Stack in-a-box. 1/2 litre d'hydrogène compressé fournissent 1h30 d'énergie. Ce système a été testé avec succès pour fournir l'énergie à différentes machines : TV, PC, machine à glace, ...

Piles à combustible mis au point par des étudiants et fournissant 1h30 d'autonomie

     Différents types d'utilisation des piles à combustible :



     Les piles à combustibles sont encore très peu développées et nécessitent encore beaucoup de recherche pour palier aux défauts qui subsitstent notament dans le stockage de l'hydrogène (il ne peut être stocké qu'à très basse température). Mais cette "nouvelle" énergie un avenir certain !



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