Inventée en 1839 par William R. Grove, la pile a combustible est présentée comme le générateur du futur dans « L’économie hydrogène » de Rifkin et par tous les promoteurs de l’hydrogène. Mais de quoi s’agit-il ?
Pour la définition, reprenons celle de Wikipedia:
« Une pile à combustible est une pile dans laquelle la génération d’une tension électrique se fait grâce à l’oxydation sur une électrode d’un combustible réducteur (par exemple l’hydrogène) couplée à la réduction sur l’autre électrode d’un oxydant, tel que l’oxygène de l’air. »
Wikipedia
Je parlerai surtout de son utilisation avec l’hydrogène (on parle d’ailleurs souvent de « pile à hydrogène »), mais certaines peuvent utiliser du gaz naturel ou du méthanol. Plus précisément, je vais parler de la pile à membrane échangeuse de protons (= Proton Exchange Membrane Fuel Cell ou PEMFC), qui me semble être la pile la plus courante.
Il y a plusieurs types de PAC, se distinguant notamment par leurs électrolytes et les carburants possibles.
Celles dont l’électrolyte est acide (les ions H+ vont de l’anode vers la cathode) sont :
- La PEMFC (Proton Exchange Membran Fuel Cell), ou PAC à membrane échangeuse de proton, qui utilise une membrane (en principe en naflon). Ce sont les PAC utilisées dans les véhicules.
- Les DMFC (Direct Methanol Fuel Cell), qui utilisent comme combustible le méthanol (CH3OH).
- Les PAFC, les Phosphoric Acid Fuel Cells, utilisant de l’acide phosphorique liquide en guise de membrane.
Celles dont l’électrolyte est basique (des ions négatifs vont de la cathode vers l’anode) sont:
- AFC : les Alcaline Fuel Cells ou piles alcalines. Elles furent les premières utilisées par les missions spatiales.
- La pile à oxyde solide (SOFC), qui utilise du gaz naturel. Nous ne parlerons que de la première.
- La MCFC (Molten Carbonate Fuel Cell), dont l’électrolyte est constitué de sels fondus et qui utilise le nickel comme catalyseur
Un peu à part, vous avez la MFC (Microbial Fuel Cell), qui produirait de l’électricité par digestion de microbes lors du traitement des eaux usées.
Pour aller plus loin:
- https://www.geo.fr/environnement/pile-a-combustible-definition-et-fonctionnement-193634
- https://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/pile-combustible
- https://h2sys.fr/technologies/pile-a-combustible/
- https://fr.wikipedia.org/wiki/Pile_%C3%A0_combustible