Améliorer les piles à combustible
22/09/09

Ce qui rend la récupération de chaleur possible est une caractéristique importante des piles à combustible: le rendement est indépendant de la taille de la pile. Ce n'est pas le cas des centrales traditionnelles (thermiques ou nucléaires) d'où leur gigantisme. Mais dans ce cas, on ne sait pas valoriser la chaleur car il n'y a pas suffisamment de demande locale et la chaleur est intransportable sur de longues distances. A l'inverse, une pile à combustible d'une puissance suffisante pour alimenter un immeuble en électricité a une taille compatible avec celle de l'immeuble. Et elle permet, en prime, d'assurer le chauffage de l'immeuble. «C'est ce que nous avons démontré expérimentalement au Sart Tilman il y a quelques années, rappelle le professeur Germain. La pile avait une puissance de 250 kW avec un rendement de 50%; nous produisions donc 250 kW de chaleur, ce qui nous a permis de chauffer la piscine du Sart Tilman.» Cette caractéristique permet donc de décentraliser la production là où on en a besoin. C’est le cas dans un sous-marin : il n'y a pas une seule pile qui pourvoit à tous les besoins, mais plusieurs, situées là où c'est nécessaire. On réduit ainsi fortement la distribution de l’énergie électrique. C’est donc un système nouveau par rapport à ce qu’on connaît. Dans une voiture, il n'y aura sans doute pas une pile, mais une pour chaque roue, une pour l’air conditionné, une pour l’éclairage, etc. Nous risquons de devoir repenser toute notre conception de la distribution de l'énergie électrique.

micrographie catalyseur Pt-xérogel de carbone

Peut-on rêver de températures encore plus élevées? L'électrolyte, qui doit assurer le transport des ions, a des propriétés variables en fonction de la température. Dans l'eau, électrolyte classique, les ions se déplacent facilement. Dans les solides, c'est moins évident. Comme on l'a vu, il existe des polymères qui sont capables d'échanger des ions. Mais cela reste dans des domaines de températures assez basses. Si l'on veut monter à haute température (800 à 900 degrés), il faut avoir recours à des céramiques conductrices. A de telles températures, les réactions se produisent facilement. Plus besoin de catalyseur, plus besoin de platine; les électrodes sont en général en nickel. Mais il faut trouver l'électrolyte adéquat. Il est aujourd'hui possible de concevoir des céramiques conductrices d'ions. Mais elles n'ont une bonne conduction qu'au-delà de 800°C. Ce sont des systèmes qu'il faut maintenir constamment à ces températures pour éviter les chocs thermiques. Des piles de ce type ne conviennent donc que pour certaines applications, qui nécessitent une production continue d'énergie, par exemple pour alimenter tout un quartier. Et pas du tout pour des applications «nomades», l'automobile par exemple. Autre caractéristique de ces piles: le combustible ne doit pas nécessairement être de l'hydrogène mais peut être du gaz naturel par exemple.

 

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