Alternative intéressante aux énergies fossiles, la pile à combustible permet de produire de l’électricité en rejetant uniquement de la vapeur d’eau. Utilisé dans de nombreux domaines, particulièrement dans l’industrie automobile, ce générateur peut fonctionner à partir d’un combustible spécifique. Intéressons-nous au principe de fonctionnement et aux avantages de la pile à hydrogène.
Mode de fonctionnement de la pile à combustible à hydrogène
La pile à combustible est un dispositif électrochimique qui combine l’oxygène de l’air (O2) et le dihydrogène (H2), afin de générer de l’électricité et de la vapeur d’eau. Elle se compose d’une anode et d’une cathode qui sont reliées grâce à un électrolyte et un conducteur électrique.
Le fonctionnement de cette pile est effectif lorsque la membrane de l’électrolyte transporte les protons d’hydrogène, tout en bloquant le passage des électrons. Ces derniers circulent alors dans le conducteur électrique afin de produire de l’énergie. Après le passage des ions et des électrodes dans la cathode, il se produit une réaction donnant de la vapeur d’eau.
Pour augmenter les rendements électriques de la pile à hydrogène, il faut que la membrane de l’électrolyte limite les pertes en flux de protons. Celle-ci est composée de Nafion et dispose d’une épaisseur réduite de 50 à 100 micromètres (µm). Afin d’augmenter la conductivité ionique de la membrane, la température du générateur à hydrogène ainsi que la pression des gaz sont constamment régulées.
Par ailleurs, la pile à hydrogène est constituée de cellules élémentaires qui peuvent être mises en série ou en parallèle afin d’obtenir l’intensité de courant voulue.
Utilisation et avantages de la pile à combustible
La pile à combustible est utilisée dans de nombreux domaines, et plus largement dans le secteur des transports. Elle sert à alimenter les voitures électriques, les bus ainsi que les bateaux. Grâce à son principe de cogénération de chaleur et d’électricité, cette batterie peut chauffer et alimenter une industrie entière. Elle peut être substituée au réseau électrique classique en assurant la disponibilité d’énergie en permanence.
Le principal avantage de la pile à hydrogène réside dans le fait qu’elle ne rejette pas de CO2 ni aucun élément polluant lors de son fonctionnement. Son utilisation permet donc de lutter contre l’émission des gaz à effet de serre et le réchauffement climatique. De plus, il offre un rendement plus élevé lorsqu’il est couplé à un moteur électrique de voiture, ce qui n’est pas le cas avec un moteur thermique classique. Le froid n’a pas d’impact sur l’autonomie de ce générateur, contrairement à d’autres accumulateurs. Il est également moins lourd qu’une batterie au lithium de capacité équivalente.
Par ailleurs, la pile à combustible (hydrogène) est silencieuse. Le cœur de cette batterie n’émet quasiment pas de bruit, contrairement aux moteurs ou turbines à gaz. Seuls certains dispositifs comme les compresseurs et les systèmes de ventilation émettent des sons audibles, non nuisibles, avoisinant 40 dB et 50 dB.
Précisons pour finir que la pile à combustible ne nécessite aucun entretien, car elle ne s’use pas. Elle constitue donc la meilleure alternative aux énergies fossiles.