La pile à combustible - publié le 26/05/2010

Résumé du document

Découvert en 1839 par le suisse Christian Schönbein, l'effet pile à combustible suscite depuis une dizaine d'année un renouveau d'intérêt chez les acteurs de l'énergie. La montée constante du prix des énergies de type hydrocarbure, les réductions légalement imposées d'émissions de gaz à effet de serre, ainsi que la croissance de la demande en électricité ont contraint à la recherche de nouveaux schémas énergétiques. Dans cette optique, le développement de la pile à combustible s'est accéléré depuis quelques années. Le but de ce travail est premièrement d'aborder le principe de fonctionnement de la pile à combustible, les avantages et inconvénients de la technologie et par la suite l'avancement et la viabilité de la technologie. De plus, les différentes applications seront passées en revue. Enfin, un bilan sera dressé afin de rendre compte de la viabilité de la technologie.

Extraits

[...] Applications : Potentiellement les piles à combustible de type AFC sont celles qui offrent le meilleur rapport coût/puissance délivrée. A ce jour, elles sont utilisées pour des applications de puissance moyenne (jusqu'à quelques kilowatts) Piles à combustible à carbonate fondu (MCFC : Molten carbonate fuel cell) : *réponse à une variation rapide de demande Avantages : - Rendement élevé. - Insensible au CO. - Catalyseur en nickel (peu onéreux). - Production d'hydrogène en interne à partir d'hydrocarbures. - Cogénération. Inconvénients : - Temps de démarrage. - Corrosion anode et cathode par électrolyte. - Sensibilité au soufre. [...]

[...] Les piles à combustibles présentent un intérêt réel pour la production décentralisée d'électricité en sites urbains ou isolés. En effet, les compagnies électriques ayant de plus en plus de difficultés à implanter de nouvelles lignes et comme la demande en électricité devrait encore croitre au cours des prochaines années, de nombreux producteurs d'électricité pensent qu'ils devront être en mesure de produire une partie de l'électricité très prés des nouveaux utilisateurs. Les piles à combustible paraissent particulièrement aptes à satisfaire cette nouvelle demande, compte tenu de leur bon rendement, de leur fonctionnement silencieux, du niveau extrêmement bas des émissions des polluants ainsi que des possibilités de récupération de chaleur qui rendent possible la cogénération. [...]

[...] Parmi ceux-ci, certains vont aboutir tandis que d'autres non. Faire un pronostique à l'heure actuelle relève encore de la prospective et semble prématuré. Il est cependant possible de deviner des tendances : - Au niveau des transports, malgré des efforts, le moteur à combustion et les combustibles fossiles ont encore de beaux jours devant eux, les coûts et les combustibles pour application utilisant une pile à combustible restant encore des facteurs bloquants ; - Les piles à combustible de moyenne puissance trouvent des utilisations comme source d'énergie de secours ou alimentation pour équipement sans accès au secteur. [...]

[...] Des électrons sont libérés et vont circuler dans l'électrode vers la charge extérieure. Les ions hydrogène (ou protons) vont migrer vers la cathode à travers l'électrolyte. Réaction à l'anode L'oxydation de l'hydrogène (HOR, hydrogen oxidation reaction) peut être décrite selon deux mécanismes potentiels : Tafel-Volmer : réaction de Tafel : H2 2 H réaction de Volmer : 2 H 2 + 2e- Heyrovski-Volmer : réaction de Heyrovski : H2 + H + réaction de Volmer : H + Le mécanisme dominant dépend de l'enthalpie* d'adsorption de l'hydrogène dans l'électrode. [...]

[...] Inconvénients : - Temps de démarrage. - Coût du catalyseur (platine). - Dégradation (électrolyte corrosif). - Sensibilité au soufre. - Contrôle de température. PureCell™ modèle 200 (by courtesy of UTC Power) Applications: A ce jour les piles à combustible de type PAFC sont surtout utilisées en stationnaire (générateur électrique ou chauffage) pour des puissances moyennes (quelques dizaines à quelques centaines de kilowatts) ou élevées (de l'ordre de plusieurs mégawatts). Ce type de pile à combustible est aussi utilisé dans le domaine militaire. [...]