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Les piles à combustible

Les piles à combustible

Notre mode de vie actuel est lié de façon intrinsèque à l'utilisation des combustibles fossiles : charbon, gaz naturels, pétrole, etc. La combustion de ces produits riches en carbone a un effet négatif sur l'environnement (accentuation de l'effet de serre, par exemple).

De plus, contrairement aux énergies dites « renouvelables » (solaire, hydraulique, éolienne, etc.), l'exploitation des ressources fossiles entraîne inexorablement leur épuisement, leur processus de régénération s'étalant sur plusieurs millions d'années.

Pour diversifier les modes de production d'énergie, la recherche se tourne aujourd'hui vers des technologies plus propres, parmi lesquelles les piles à combustibles (PAC). Leur principe repose sur une réaction électrochimique entre l'oxygène de l'air (O2) et le dihydrogène (H2), qui sous-tend la formation d'électrons et d'eau ; il s'agit donc de la conversion d'une énergie chimique en énergie électrique, sans rejet nocif.

Il existe plusieurs types de piles à combustible dont la composition et la température de fonctionnement (de 60 à 1000°C) varient selon le type d'application envisagée ; utilisation stationnaire (production centralisée et décentralisée (sites isolés) d'électricité), portable (pour les téléphones mobiles, les ordinateurs portables, etc.) ou liée au transport (pour alimenter les véhicules électriques).

La SOFC (Solide Oxyde Fuel Cell qui est une pile à combustible à oxyde solide) qui fonctionne entre 800 et 1000°C et vise principalement les applications stationnaires, est probablement la pile la plus intéressante. Sa température élevée lui procure des avantages par rapport aux autres piles : les cinétiques de réactions électrochimiques sont améliorées, il n'est pas nécessaire d'utiliser de catalyseurs coûteux (le platine est parfois utilisé dans les PAC fonctionnant à plus basse température) et la diffusion des espèces chargées (électrons et protons) est favorisée.

L'utilisation du dihydrogène, gaz inflammable dont le stockage (par compression) nécessite un apport énergétique important, pourrait faire apparaître quelques réticences quant au développement des PAC. Cependant, dans le cas des SOFC, grâce aux hautes températures, il est possible d'utiliser d'autres combustibles à partir desquels le dihydrogène est formé directement dans la pile ; c'est le principe du reformage interne qui évite, entre autres, le stockage très encombrant de ce gaz. La production simultanée d'électricité et de chaleur permet d'augmenter considérablement le rendement global de la SOFC, on parle alors de cogénération. En effet, la valorisation de la vapeur d'eau produite par une SOFC, ou plutôt une série de SOFC, permettrait d'alimenter une maison individuelle, un site résidentiel ou un bâtiment (industrie, hôpital, piscine, etc.) à la fois en chauffage et en eau chaude.

Les piles à combustibles, et les SOFC particulièrement, constituent donc l'une des technologies les plus prometteuses dans la production d'énergie propre. Leur développement pourrait palier l'épuisement des combustibles fossiles, tout en conduisant à une nette diminution des rejets atmosphériques polluants ; à suivre ...

J. Hierso, P. Saffache
Pour Fey mag. Juin/juillet 2012


 

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Date de dernière mise à jour : 16/04/2015

 

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