Qu’est-ce qu’une pile à combustible

Et comment fonctionne-t-elle ?

Le principe de la pile à combustible n’est pas nouveau, il a été mis en évidence il y a plus de 150 ans par deux chercheurs, Christian Friedrich Schönbein et Sir William Grove.

Il repose sur une réaction chimique simple :

Hydrogène + Oxygène → Electricité + Eau + Chaleur

2 H2             +            O2            →              2 H2O

Dans la pile, une réaction d’oxydoréduction se forme permettant de créer l’électricité et la chaleur. Au niveau de l’anode, la molécule d’hydrogène, au contact d’un catalyseur, se décompose et libère des électrons qui vont créer le courant électrique. C’est l’oxydation.

2 H →  4 H+ + 4 e

D’autre part, au niveau de la cathode, l’oxygène, au contact avec les électrons libérés par la précédente réaction réagit. C’est la réduction.

O2 + 4 e–  →  2 O-2

Enfin, les protons hydrogène, lorsqu’ils arrivent à la cathode, se recombinent avec les ions d’oxygène et forment de l’eau.

4 H+ + 2 O-2  →  2 H2O

Cependant, même si le principe est simple, sa mise en application reste plus complexe.

La pile à hydrogène (également appelée pile à combustible) convertit l’énergie d’un combustible (l’hydrogène) en énergie.

Quand les piles à combustibles ont-elles été développées ?

La première pile à combustible a été réalisée à la fin du XIXème siècle et donnait une puissance de 1,5kW. C’est avec les travaux de Francis T. Bacon, dans les années 1930, que l’intérêt pour la pile à combustible est relancé. Celui-ci remplace l’électrolyte acide par un électrolyte alcalin.

L’amélioration des rendements et de la durée de vie de la pile qui en découle permet son utilisation dans des missions spatiales. Néanmoins, la technologie étant trop coûteuse, elle reste cloisonnée à des marchés de niche et est délaissée par l’industrie.

L’émergence des problématiques écologiques et l’engouement du secteur automobile au début des années 1990 relance la recherche pour cette technologie.

Dès lors, plusieurs types d’électrolytes sont testés et utilisés dans différents prototypes. La nature de l’électrolyte détermine la température de fonctionnement de la pile, donc leur application industrielle, et le rendement du système.

Quels sont les différents types de piles et leurs applications ?

On peut recenser entre autres :