Biomasse et pile à combustibles

Résumé du document

Les gaz à effet de serre, la pollution des villes et les déplacements urbains sont aujourd'hui les enjeux majeurs de notre développement. La tendance à la concentration des populations dans les grandes
agglomérations et l'expansion inéluctable des zones périurbaines impliquent le développement des transports publics et individuels, générant une augmentation très importante du trafic. Parallèlement la consommation d'énergie par habitant dans les pays développés ne cesse de croître, alors que les réserves d'énergies fossiles s'épuisent inexorablement. La production d'énergie nécessaire aux besoins des populations a de plus en plus d'impacts négatifs sur l'environnement.

Dès lors la recherche et le développement de nouvelles sources de production d'énergie sont clairement imposés. Les citoyens, comme les pouvoirs publics et les industriels, conscients des impacts négatifs sur notre environnement, attendent aujourd'hui des solutions permettant l'émergence d'une énergie renouvelable propre, sûre et performante.

Non polluante et silencieuse, pouvant se décliner dans une large gamme de puissance, la pile à combustible est le "générateur d'électricité " le plus évident dès lors que le respect des contraintes environnementales devient une priorité.

En effet, quel que soit son type, la pile à combustible convertit en continu un combustible en électricité, selon une réaction électrochimique qui ne rejette que de l'eau.
L'intérêt majeur de ces systèmes tient à la multiplicité possible des sources de production d'hydrogène, notamment l'obtention d'un gaz de synthèse à partir de la biomasse.

Compte tenu des progrès enregistrés ces dernières années, la filière Hydrogène-Piles à combustible constitue une alternative énergétique prometteuse dans au moins trois grands domaines d'application : la génération électrique décentralisée pour des usages individuels ou collectifs, le transport automobile et l'alimentation des appareils portables que nous développeront. A court terme, c'est dans le domaine des applications portables, puis des installations stationnaires de petite et moyenne puissance, que la diffusion de cette technologie devrait être la plus rapide.

Extraits

[...] En revanche, les Etats-unis, le Japon et l'Allemagne ont poursuivi leurs recherches. On assiste alors à une différenciation entre l'Amérique du Nord et le Japon où règne une intense activité de recherche et de développement poussée par leurs gouvernements respectifs alors qu'en Europe (sauf en Allemagne), cette activité est restée assez faible pendant les années 80 et le début des années 90. II.1.e. De réelles avancées : les années 90 Le regain d'intérêt du début des années 90 est dû à plusieurs facteurs déterminants: L'aggravation des problèmes environnementaux liés à l'effet de serre relance la recherche dans les piles à combustible, Les progrès technologiques (membranes plus performantes pour les PEMFC, catalyseurs, reformage), Les premiers prototypes (véhicules, installations stationnaires) sont développés. [...]

[...] L'oxydation du combustible a lieu dans ce compartiment. Les deux compartiments sont séparés par un électrolyte, solide ou liquide selon le type de pile, celui-ci a pour fonction d'assurer le transport des ions d'un compartiment à l'autre. De façon générale, le fonctionnement électrochimique d'une cellule unitaire de piles à combustible peut se schématiser sous la forme donnée ci-dessous. Principe élémentaire d'une pile H2/O2 en milieu acide Les réactions dans le cas d'une pile hydrogène-oxygène : Réactions dans une pile alcaline (électrolyte basique) : Réactions dans une pile à électrolyte acide : L'oxydation, à l'anode est une réaction catalysée. [...]

[...] Outre ces risques, les freins au développement de la biomasse sont les recherches nécessaires pour optimiser son utilisation, le coût des installations et du transport. I.3.c. Piles à combustible Une pile à combustible permet de convertir directement de l'énergie chimique en énergie électrique. Les combustibles principaux de ces piles sont l'hydrogène et le méthanol. Or ces deux produits peuvent être récupéré à partir de la biomasse. On peut par exemple produire de l'hydrogène par gazéification de la biomasse ou produire du méthanol par pyrolyse. On peut ensuite utiliser ces produits pour alimenter une voiture équipée de pile à combustible. [...]

[...] La réaction obtenue produit un ester nommé diester par contraction des mots diesel et ester. Les huiles végétales sont obtenues par simple pression à froid et filtration de graines oléagineuses (colza, tournesol, coprah, palme, soja, arachide I.3. Intérêt de la biomasse I.3.a. Avantages Le pétrole est issu de la décomposition de matières organiques donc il est de la biomasse, mais du fait que c'est une biomasse fossile, son usage est non renouvelable et provoque l'augmentation de la quantité de CO2 dans l'atmosphère. [...]

[...] Chapitre 1 : Biomasse et piles à combustible : généralités La biomasse I.1. Définition de la biomasse La biomasse est un terme qui désigne, au sens large, l'ensemble de la matière vivante, et qui fait référence aux produits organiques végétaux ou animaux utilisés à des fins énergétiques ou agronomiques. La biomasse est issue directement ou indirectement du processus de la photosynthèse. Elle représente une forme d'énergie solaire. I.1.a. La Photosynthèse La photosynthèse ou l'assimilation chlorophyllienne est la réaction biologique utilisée par les végétaux chlorophylliens. [...]