La pile à combustible

La pile à combustible est un dispositif qui utilise le déplacement des électrons dans une réaction chimique ce qui produit du courant électrique et de la chaleur. C'est sur ce principe que fut conçu la première pile à combustible hydrogène/oxygène. Elle était constituée d'une cuve à trois compartiments: un compartiment central contenant un électrolyte (de la potasse KOH), séparé par deux parois poreuses servant d'électrode des volumes servant à l'arrivée des Gaz. L'oxygène et l'hydrogène arrivent respectivement dans ces compartiments permettant l'alimentation de la réaction par les deux combustibles; dans cette pile, le processus de combustion - oxydoréduction - se produit ainsi en deux zones simultanément, une oxydation à l'anode produisant des électrons (-) coté hydrogène combustible, et une réduction à la cathode (+) coté oxygène comburant. En reliant les deux électrodes par un conducteur, un courant électrique peut s'établir. Ce procédé fut imaginé par un chimiste anglais en 1839. On peut dire qu'il resta pendant plus de cent ans sans application. II fut repris dans les années 1930 par une équipe de chercheurs britanniques. La première utilisation pratique fut l'installation d'une pile de ce type pour les programmes spatiaux dans les années 1950. L'hydrogène étant un gaz difficile à conserver et à manipuler, il apparut donc préférable de l'amener sur le lieu d'utilisation sous une forme combinée, comme de l'hydrazine, du méthane, ou même du méthanol. Ces techniques utilisent alors des catalyseurs, souvent placés sur les électrodes poreuses. Dans le but de réduire le prix de revient et d'améliorer la durée de vie de ces équipements, des chercheurs américains ont réussi à remplacer le platine qui sert parfois de catalyseur par un composé moins coûteux (cobalt+polypyrrole). Ces procédés évoluent beaucoup en ce moment où l'on cherche des substituts à l'énergie issue des hydrocarbures fossiles. Les progrès sont tels que l'on envisage d’utiliser la production électrique des piles à combustibles pour faire fonctionner des voitures. On envisage aussi de construire de grands générateurs produisant de l'énergie thermique par cogénération. Destinés à la consommation urbaine, ils permettront de chauffer près de 200 foyers en produisant des puissances thermiques de l'ordre de 250 KW. Enfin, il faut cependant préciser que ces piles sont dans les faits des instruments complexes au niveau de la gestion d'approvisionnement des fluides. La pile à combustible ne produit pas que de l'électricité. Environ la moitié de l'énergie produite par la pile à combustible dans ces réactions chimiques est de l'énergie calorifique tout à fait récupérable. On sait grâce à l'hydrolyse produire de l'hydrogène avec de l'électricité non nucléaire sans faire appel au pétrole. Pour cette raison, la pile à combustible POURRAIT être un moyen d’avenir grâce à son caractère non polluant. On a aussi remarqué que si l'homme et les animaux ne tirent pas encore suffisamment profit de l'énergie solaire, ce n'est pas le cas des végétaux qui fabriquent leur glucose à l'aide de la photosynthèse. Des recherches pures sont à ce sujet en cours pour inventer des photosynthèses artificielles capables de produire de l'hydrogène. L'avenir des piles à combustibles dépend en effet des performances globales de la chaîne énergétique global à savoir le rapport entre l'énergie nécessaire pour produire l'hydrogène et l'énergie restituée sous ses deux formes par la pile à combustible. L'équivalent du COP d'une PAC en quelque sorte. Si ces recherches* débouchaient un jour, ce serait une bonne chose pour les piles à combustible.

* Une grosse pile à combustible qui produit l’hydrogène à partir de l’électricité solaire voltaïque a été construite par EDF en Corse près d’Ajaccio