La pile à combustible

Résumé du document

TPE sur la pile à combustible. Le principe de pile à combustible fut mis en évidence en 1839 par Sir William Grove, juriste à la Royal institution de Londres. Il étudia ce qui se révélera être un précurseur de ce type de générateur électrochimique en plaçant du platine dans des tubes remplis d'hydrogène et d'oxygène et en plongeant le tout dans de l'acide sulfurique. Il avait saisi l'importance du contact a trois phases (gaz, électrolyte et platine). Une étape clé dans le développement des piles à combustible intervint en 1932, Francis Bacon mit au point une pile efficace en portant ses efforts sur les catalyseurs a base de nickel, moins coûteux que le platine. Sa pile fonctionnait avec de l'hydrogène et de l'oxygène. Les plus grandes avancées sur le développement des piles à combustibles provinrent certainement de la NASA dès la fin des années 1950. Le succès de ces piles laissa augurer les perspectives les plus optimistes dès la fin des années 1960 : les piles pourraient constituer une réponse aux problèmes énergétiques du monde entier. A ce jour et malgré les avancées technologiques réalisées au cours des trente dernières années, la commercialisation des piles à combustibles reste marginale.

Extraits

[...] A la différence des autres applications (portables et automobiles) la taille et le poids des piles a combustible ont ici peu d'importance, on peut donc utiliser différents types de piles. La pile à acide phosphorique (PAFC) est celle qui a été la plus testée pour ce type d'application, elles sont même commercialisées même si leurs développements est limité. Ces piles ont permis d'apporter une certaine expérience sur l'intégration des piles pour la production d'électricité et de chaleur : leur durée de vie, les améliorations à apporter, la fiabilité, la gestion du système . [...]

[...] Une voie de recherche consiste à élever la température de fonctionnement mais on se heurte à un autre problème technologique de tenue en température du cœur de la PAC. Le problème et complexe et les paramètres sont tous plus ou moins couplés entre eux. La solution ne peut être trouvée qu'en adoptant une approche d'ingenierie-systeme qui prendrait en compte tous les aspects technologiques et économiques. La recherche doit être tire par la problématique du système de la PAC et du stockage d'hydrogène. Le dernier élément à prendre en compte, et non des moindres est le coût. [...]

[...] PLAN DETAILLE : Introduction Fonctionnement de la PAC A. Principe d'une pile a combustible. B. Les différentes piles. II) L'hydrogène, base de la PAC A. Comment l'obtenir ? B. Comment le distribuer et le stocker ? III) Domaines d'applications A. [...]

[...] Le principal défi est la miniaturisation des piles : du point de vue architecture, la micro pile devra donc être une version réduite des PEMFC et DMFC. Créer des micro piles passe par la miniaturisation de tous les composants (piles, échangeurs, convertisseur de courant). Dans le cas du portable, il y a une grosse différence de puissance entre l'état de veille et celui de fonctionnement actif, il faut donc gérer une demande brusque de puissance et donc de combustible avec tout les complications que cela entraîne. [...]

[...] III Domaines d'applications. La pile à combustible offre de nombreuses possibilités d'utilisation, on peut classer ces multiples applications en trois grands domaines, les piles stationnaires pour le bâtiment et autre structure importante, les piles miniatures pour tous les nouveaux engins technologiques ou encore la pile destinée au secteur automobile. Les applications stationnaires Comme son nom l'indique l'application stationnaire des piles a combustible consiste à l'utiliser dans un point fixe, les piles stationnaires ont un champ d'action très large qui va de l'industriel au domestique. [...]