Pile à combustible - Définition

Généralités

Une pile à combustible est une pile où la fabrication de l'électricité se fait grâce à l'oxydation sur une électrode d'un combustible réducteur (par exemple le dihydrogène) couplée à la réduction sur l'autre électrode d'un oxydant, tel que le dioxygène de l'air. La réaction d'oxydation de l'hydrogène est accélérée par un catalyseur qui est généralement du platine. Si d'autres combinaisons sont possibles, la pile la plus couramment étudiée et utilisée est la pile dihydrogène-dioxygène ou dihydrogène-air.

Perspective :

• Certaines piles (utilisées sur les satellites) contiennent depuis les années 1960 des membranes en polymères (électrolyte solide acide ou alcalin) rendu conducteur, prenant la forme d'une fine membrane séparant les deux électrodes. Ces polymères contiennent du platine (rare, polluant et coûteux ; on lui cherche donc des alternatives, avec en test en Chine un polymère (polysulfone ou quaternary ammonium polysulphone ou QAPS) avec une cathode (côté oxygène) en argent et une anode (côté hydrogène) en nickel plaquée de chrome).
• En 2010, des chercheurs américains et allemands ont proposé d'intégrer un catalyseur supplémentaire, moins coûteux et qui pourrait diviser par deux la quantité de platine des piles à combustibles « Nature Chemistry » ; il s'agit de nanosphères construites avec des atomes de platine et de cuivre, dont les particules de cuivre sont par la suite en partie extraites, laissant une sorte de nanocoquille de platine de quelques atomes d'épaisseur. La méthode de production de ces nanosphères est telle qu'elle diminue leur capacité de fixation de l'oxygène, ce qui favorise la formation d'eau en rendant la pile plus productive. Selon cette équipe ceci pourrait réduire de 80 % le prix des piles à combustible. Ce procédé pourrait être appliqué à d'autres métaux pour produire d'autres types de catalyseurs pouvant par exemple permettre une production d'hydrogène et d'oxygène à partir d'eau comme stockage chimique de l'énergie électrique produire par des éoliennes ou des panneaux solaires, avant de la restituer sous forme d'électricité.

Tableau récapitulatif des différentes techniques de piles à combustible