La pile à hydrogène : carburant alternatif ?

Publié le 15 décembre 2005 en accès
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La flambée du prix du baril de pétrole en 2005 a suscité de la part des médias et des consommateurs en énergie un intérêt croissant pour les énergies dites alternatives. C’est notamment à propos des carburants pour automobile et des combustibles pour le chauffage domestique que les réflexions sont les plus abondantes.
Pour amoindrir les effets de la hausse du prix du gaz ou du fioul domestique, le gouvernement met en place des compensations, sous forme de primes ou de baisse de tarif de l’abonnement. Côté usagers, nombreux sont ceux qui investissent dans l’énergie solaire, une énergie alternative, ou retournent au bois.

La préoccupation première des particuliers et des professionnels est le prix du carburant à la pompe. Dans un souci économique, et aussi écologique, l’alternative serait les biocarburants : l’éthanol dans l’essence sans plomb, et le diester (huile de colza) dans le diesel. Même si la France est en retard, par rapport à l’Allemagne notamment, elle y travaille, comme l’attestent les mesures prises par le gouvernement pour les années à venir.

Dans cette abondance médiatique, rares sont ceux qui parlent de la pile à hydrogène comme énergie alternative. La pile à hydrogène (ou pile à combustible) est un thème de recherche sur lequel de nombreux laboratoires publics et privés travaillent, dans le cadre de projets internationaux, notamment soutenus par l’Union européenne. Pour le groupe PSA Peugeot Citroën (www.psapeugeotcitroen.com), « cette technologie prometteuse est appelée à jouer un rôle important dans l’automobile à long terme ».

Le principe de la pile à combustible est relativement simple. L’hydrogène et l’oxygène de l’air réagissent via une réaction dite électrochimique (réaction chimique qui a lieu par un transfert d’électrons). Cette réaction, qui utilise des catalyseurs (matériaux qui favorisent la réaction), est contrôlée. Elle produit de l’électricité, de l’eau et de la chaleur. Tout ce processus se déroule dans une cellule élémentaire composée de deux électrodes (borne ‘+’ et borne ‘-’, ou cathode et anode) séparées par un électrolyte. La pile à combustible permet donc de convertir directement de l’énergie chimique en énergie électrique, de façon continue.

La source d’énergie est donc l’hydrogène. La production de ce gaz est aussi objet de recherches. Plusieurs possibilités sont étudiées. Certaines sont déjà arrivées à maturité technologique, d’autres sont encore au stade du développement. L’hydrogène peut être produit à partir de : carburants fossiles (gaz naturel, hydrocarbures ou charbon ; énergies renouvelables (éoliennes, hydraulique, solaire) ; biomasse ; algues vertes ou bactéries ; nucléaire (notamment des réacteurs de 4e génération supposés être prêts en 2030-2040).

Les avantages de cette technologie sont nombreux : réduction des émissions de CO2 ; suppression des émissions d’automobiles polluantes, comme les particules ou les NOx ; faibles émissions sonores ; hauts rendements énergiques...

Les domaines d’application sont nombreux : appareils portables ; applications spatiales ; applications sous-marines ; groupes de secours ; applications automobiles (voiture et bus) ; cogénération (industrielle ou groupements d’habitations) , production centralisée d’électricité.

Toutefois, cette technologie prometteuse doit relever des défis techniques et commerciaux avant sa commercialisation. En fait, il reste de nombreux points faibles à régler : coût ; durée de vie ; stockage et transport de l’hydrogène...

Pour conclure, citons Philippe Stevens (chef de projet Piles à combustible chez EDF) et ses coauteurs, qui termine son article « Piles à combustible » dans la revue Technique de l’ingénieur, traité génie électrique n°D3-340-1, comme suit : « Les perspectives d’un développement commercial des piles à combustibles n’ont jamais été aussi bonnes [...]. Deux technologies ont maintenant atteint le niveau de prototype, et un début de commercialisation est possible [...] »

De nombreux articles et documents sont accessibles sur internet sous les mots clés ’pile hydrogène combustible’.



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