La pile à combustible

 

La pile à combustible est un dispositif qui utilise le déplacement des électrons dans une réaction chimique ce qui produit d’une part du courant électrique, et d’autre part la chaleur développée par cette réaction. C'est sur ce principe que fut conçu le principe de la pile à combustible. La première pile à combustible schématique fut la pile à hydrogène/oxygène. Elle était constituée d'une cuve a trois compartiments: un compartiment central contenant un électrolyte (de la potasse KOH), séparé par deux parois poreuses servant d'électrode des volumes servant à l'arrivée des Gaz. L'oxygène et l'hydrogène arrivent respectivement dans ces compartiments permettant l'alimentation de la réaction par les deux combustibles; dans cette pile, le processus de combustion - oxydoréduction - se produit ainsi en deux zones simultanément, une oxydation à l'anode produisant des électrons (-) coté hydrogène combustible, et une réduction à la cathode (+) coté oxygène comburant. En reliant les deux électrodes par un conducteur, un courant électrique peut s'établir. Ce procédé fut imaginé par un chimiste anglais en 1839. On peut dire qu'il resta pendant plus de cent ans sans application. II fut repris dans les années 1930 par une équipe de chercheurs britanniques. La première utilisation pratique fut l'installation d'une pile de ce type pour les programmes spatiaux dans les années 1950. L'hydrogène étant un gaz difficile à conserver et à manipuler, il apparut donc préférable de l'amener sur le lieu d'utilisation sous une forme combinée, comme de l'hydrazine, du méthane, ou même du méthanol. Ces techniques utilisent alors des catalyseurs, souvent placés sur les électrodes poreuses. Dans le but de réduire le prix de revient et d'améliorer la durée de vie de ces équipements, des chercheurs américains ont réussi à remplacer le platine qui sert parfois de catalyseur par un composé moins coûteux (cobalt+polypyrrole). Ces procédés évoluent beaucoup en ce moment où l'on cherche des substituts à l'énergie issue des hydrocarbures fossiles. Les progrès sont tels que l'on envisage d’utiliser la production électrique des piles à combustibles pour faire fonctionner des voitures. On envisage aussi de construire de grands générateurs produisant de l'énergie thermique par cogénération. Destinés à la consommation urbaine ils permettront de chauffer près de 200 foyers en produisant des puissances thermiques de l'ordre de 250 KW.

Enfin, il faut cependant préciser que ces piles sont dans les faits des instruments complexes au niveau de la gestion d'approvisionnement des fluides. La pile à combustible qui ne produit pas que de l'électricité. Environ la moitié de l'énergie produite par la pile à combustible dans ces réactions chimiques est de l'énergie calorifique tout à fait récupérable. La pile à combustible est un moyen d’avenir grâce à son excellent rendement énergétique et son caractère non polluant.