La pile à hydrogène

Résumé du document

Il existe plusieurs types de piles à combustible qui utilisent des modes de fonctionnement et des matériaux différents; mais nous avons développé notre analyse sur la plus courante, la plus utilisée et la plus proche d'une commercialisation à grande échelle : la pile à hydrogène.
Le premier « modèle » de pile à hydrogène a été créé en 1842 suite à la découverte de « l'effet » pile à hydrogène combustible par Christian Schönbein en 1839.

Mais ce n'est qu'en 1932 que les études sur la pile à hydrogène reprennent grâce à Francis T.Bacon qui réalise le 1er prototype en 1953 ; le long laps de temps entre les 1eres études et la réalisation du prototype étant dû au coût des matériaux utilisés pour la fabrication de la pile.
Aujourd'hui, le marché de la pile à hydrogène est en pleine expansion; le Japon s'y intéresse grandement et commence à fabriquer des voitures équipées de pile à hydrogène, ainsi que de nombreuses sociétés comme BIC (stylos et matériel de bureau) ou SHARP (électroménager et multimédia) qui misent sur l'avenir et sur cette nouvelle technologie.

Extraits

[...] La pile à combustible le principe de fonctionnement Les piles à combustible produisent de l'électricité sous forme de courant continu par un processus électronique et chimique. Le principe de fonctionnement est comme celui d'une pile conventionnelle, à savoir un oxydant et un réducteur séparés par un électrolyte. Toutefois, alors que dans une pile conventionnelle, l'oxydant et le réducteur sont progressivement consommés, une pile à combustible est alimentée continuellement en ces deux composés, qui sont généralement introduits sous forme gazeuse (parfois liquide). Tant que cette alimentation est maintenue, la pile fonctionnera de manière stable. [...]

[...] Pour réduire davantage le poids, on tente d'introduire des polymères dans la structure. Grâce à ce système, on bénéficie de la maîtrise de la technologie et de la rapidité du remplissage. Cependant, cette technique souffre encore de multiples inconvénients: - une faible densité volumétrique, - la nécessité de réservoirs résistants aux chocs et adaptés aux véhicules pour les applications automobiles, - et surtout une technologie à améliorer pour les hautes pressions avec l'adaptation de tous les auxiliaires Stockage sous forme liquide (cryogénique) Dans cette méthode, l'hydrogène est stocké sous forme liquide à Le réservoir a souvent une double paroi, avec entre les deux un espace sous vide (pour éviter les pertes thermiques) ou avec de très bons isolants, voire rempli d'air liquide. [...]

[...] On obtient alors un gaz contenant essentiellement du H2, CO2, H2O, un peu de CO, de CH4. Cette étape est suivie d'une ultime purification du gaz. Il y a deux procédés possibles. La Pressure Swing Adsorption (PSA) permet d'obtenir de l'hydrogène pur à 99,9999%. On peut aussi purifier avec des procédés cryogéniques, soit par refroidissement dans des échangeurs et condensation de CO ce qui permet d'obtenir H2 avec 2 à de CO, soit par méthanation. La Méthanation. Cette technique consiste à faire réagir le CO et le CO2 en formant du méthane. [...]

[...] La pile à combustible est, à l'heure actuelle, le moyen technique produisant de l'énergie le moins polluant. En effet, hormis une très faible quantité de ses CO, CO2 et S rejetée, n'étant évidemment que les fruits d'une combustion incomplète ou avec des comburants impurs, ce système dégage uniquement de la vapeur d'eau. Cette vapeur est un des gaz à effet de serre, et on peut donc penser que son impact sur le réchauffement climatique est important. Cependant, la quantité globale d'eau sur Terre varie très peu, et la proportion d'eau sous forme gazeuse est supposée constante. [...]

[...] L'électrolyte est souvent une solution alcaline. Électrolyse basse température Cette électrolyse est réalisée à des températures d'environ le procédé est mature. On utilise une solution alcaline (NaOH, KOH) Dans le cas d'une solution alcaline, on a les réactions suivantes: À l'anode: À la cathode: Pile à combustible : Stockage du dihydrogène Si les deux premiers modes de stockage (compression et liquéfaction) sont actuellement les plus utilisés, ils sont loin de satisfaire par leurs performances, aussi les autres modes sont-ils également étudiés. [...]