La pile à hydrogène
Un peu de théorie : Une pile à hydrogène permet de convertir directement de l’énergie chimique en énergie électrique. Comme le combustible est fourni en continu à la différence des piles traditionnelles (pile au Zinc), on peut ainsi obtenir du courant de façon continue. Comme toutes les piles le fonctionnement est simple ; nous avons deux électrodes (anode et cathode) séparées par un électrolyte (lieu de la réaction chimique). L’anode est alimentée en hydrogène (H2) et la cathode en oxygène (O2)
A l’anode l’hydrogène H2 se sépare pour donner deux protons H+ et deux électrons (e). Les protons ainsi libres passent au travers de l’électrolyte pour se combiner à la cathode avec l’oxygène pour donner de l’eau (H2O). De chaque côté se trouvent des plaques bipolaires destinées à la collecte du courant produit.
Si la pile est particulièrement propre puisqu’elle ne produit que de l’eau et ne consomme que des gaz, elles sont cependant onéreuses d’une part à cause de la quantité de platine nécessaire et de la production du dihydrogène et de son stockage.
Une pile a combustible produit une tension électrique de 1.2 volts environ et une chaleur pouvant monter jusqu’a 60-80°C. L’eau est évacuée sous forme de vapeur avec l’excédent de dioxygène. Il existe plusieurs types de piles a combustibles, dont les plus connus sont:
- la pile à membrane échangeuse de protons (les plus utilisées aussi appelées PEMFC).
- la pile à oxyde solide (les plus chères sans offrir de meilleur rendement).
Le premier type est particulièrement bien adapté aux applications automobiles grâce à :
- une faible température de fonctionnement
- une certaine simplicité de fabrication
- une adéquation avec la nécessité de nombreux démarrages,
- une meilleure réactivité,
- un bon rendement aux puissances inférieures à la puissance nominale.
Parmi les constructeurs automobiles qui utilisent la pile à combustion ou qui ont réalisé des prototypes citons Daimler, Ford, General Motors, Honda, Hyundai, PSA, Renault-Nissan, Suzuki (en collaboration avec General Motors) et Toyota.
Ce qui pénalise encore actuellement la pile à combustion est le faible rendement global. Les études actuelles visent à améliorer celui-ci par de nouvelles techniques de stockage et de transport du dihydrogène. En 2009 une équipe a réussi à obtenir un rendement de 56 % pendant plusieurs centaines d’heures avec une pile de 3 kW.
Il existe des projets d’utilisation de ces piles pour les tracteurs, l’aéronautique, la production électrique stationnaire et la liste est ouverte.