Le feu des projecteurs est aujourd’hui orienté vers l’hydrogène qui se propose d’être la source d’énergie du futur et même du présent. Dans le cadre de la transition énergétique, il se destine pour l’alimentation en énergie des moteurs et pour cela, en tant que vecteur d’énergie, il s’associe à la pile à combustible pour produire l’électricité dont ceux-ci ont besoin. Découvrons les secrets de la PAC.
La pile à combustible et ses différents types
La PAC est un générateur d’énergie conçu pour transformer l’hydrogène en électricité afin d’animer des moteurs de véhicules, de machines et de groupes électrogènes. Elle le fait en se servant de l’hydrogène comme électrolyte. L’oxydoréduction qui est provoqué génère un courant électrique continu ainsi que de la chaleur et juste de l’eau propre comme « déchet ». Il y 6 types majeurs de piles à combustibles. Les Alcaline Fuel Cells (AFC) sont conçus pour les dispositifs des missions spatiales. Les Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMF) sont prévus pour alimenter la motorisation de petites installations. Les Direct Methanol Fuel Cells (DMFC) sont alimentés par du méthanol et dégagent un peu de CO2. Les Phosphoric Acid Fuel Cells (PAFC) fonctionnent avec de l’acide phosphorique et produisent une puissance de quelques dizaines de mégawatts pour alimenter d’importantes structures stationnaires. Les Molten Carbonate Fuel Cells (MCFC) utilisent le carbonate de potassium et le lithium fondus pour obtenir une puissance encore plus grande. Les Solid Oxyde Fuel Cells (SOFC) font appel à des oxydes solides pour être capables de générer de l’électricité stationnaire.
Les applications majeures de la PAC
Avec ces différentes puissances, les piles à combustibles servent à deux missions majeures, à savoir faire tourner les moteurs de propulsion ou de génération d’électricité et cogénérer de la chaleur et de l’électricité. Dans cette première mission, on fait appel aux premières catégories de piles dont les AFC, les PEMFC et les DMFC car les moteurs des appareils mobiles et des véhicules ne demandent pas plus que quelques dizaines de kiloWatts. Pour un générateur de secours stationnaire jusqu’à 10 mégaWatts, on se servira d’une pile à combustible du type PAFC, laquelle fonctionne à température moyenne et délivre une puissance entre 50 et 200 kW. Dans la seconde mission, on a besoin de piles des catégories MCFC et SOFC puisque ce sont celles qui fonctionnent à très haute température et qui sont dotées d’une puissance élevée. Avec la recherche qui n’arrête pas d’évoluer, il est même envisagé aujourd’hui de transformer le gaz carbonique atmosphérique en combustible par le biais des systèmes à MCFC.
Avantages et inconvénients de la pile à combustible
Cette pile peut être assimilée à une technologie émergente à notre époque bien que son origine remonte à 1839, grâce à la découverte d’ un chercheur germanique, quand la problématique écologique actuelle ne se posait pas encore. De ce fait, elle a encore un coût élevé d’autant plus que les matériaux utilisés sont onéreux. Avec ses trois variétés allant du gris au jaune, le vecteur d’énergie entrant en amont de la pile à combustible fait de la source d’énergie subséquente plus ou moins émettrice de CO2. Pour tout le reste, elle présente des avantages pratiques et écologiques supérieurs aux autres sources d’énergie traditionnelles. Associée avec l’hydrogène vert ou jaune, elle n’émet pas de gaz à effet de serre. Son rendement par rapport au moteur thermique est supérieur et elle offre des applications variées en raison de son caractère modulable et de la vaste gamme de température dans laquelle elle peut fonctionner.
Conclusion La pile à combustible est un générateur d’énergie du futur redécouvert grâce à la prépondérance de la problématique écologique dans notre époque. Elle promet une mutation énergétique vers le zéro émission à la fois en matière de mobilité électrique et de cogénération d’électricité et de chaleur. C’est une solution qui évolue parallèlement à l’électrique par la batterie en visant l’efficacité et l’efficience
