La pile à combustible

Les piles à combustible produisent de l'électricité sous forme de courant continu par un processus électrochimique. Le principe de fonctionnement est tout à fait similaire à celui d'une pile conventionnelle, à savoir un oxydant et un réducteur séparés par un électrolyte.

Toutefois, alors que dans une pile conventionnelle, l'oxydant et le réducteur sont progressivement consommés, une pile à combustible est alimentée continuellement en ces deux composés, qui sont généralement introduits sous forme gazeuse (parfois liquide). Tant que cette alimentation est maintenue, la pile fonctionnera de manière stable.

Le réducteur le plus approprié pour ce type d'application est l'hydrogène, l'oxydant est toujours l'oxygène (provenant généralement de l'air).

A l'anode (électrode négative), l'hydrogène va se transformer en ions H⁺ en libérant des électrons:
                H₂ ® 2H⁺ + 2 électrons

A la cathode (électrode positive), l'oxygène va capturer des électrons pour former de l'oxygène ionisé:
                1/2 O₂ + 2 électrons ® O^--

Comme dans la pile alcaline, la conduction électronique doit être accompagnée d'une conduction ionique. Dans le cas présent, ce sont des ions H⁺ qui vont migrer de l'anode à la cathode. Ce transfert est rendu possible par la mise en place d'un électrolyte spécifique.

C'est donc un transfert simultané des ions H⁺ et des électrons qui va permettre de produire de manière continue un courant électrique et de l'eau à partir d'hydrogène et d'oxygène.
La réaction globale s'écrit:
                H₂ + 1/2 O₂ ® H₂O + énergie électrique

La pile décrite utilise l'hydrogène comme réducteur, mais d'autres composés tels que le gaz naturel ou le méthanol peuvent être utilisés.

Comme dans une combustion classique, la pile à combustible utilise un combustible (hydrogène, méthane, méthanol,...) et l'oxygène de l'air, mais l'énergie contenue dans le combustible (énergie chimique) est directement convertie en énergie électrique, sans passer par le stade de l'énergie thermique.

Avantages

La génération d'électricité se fait sans combustion thermique, ce qui conduit à un premier avantage : le rendement maximum n'est pas limité par la loi de Carnot, contrairement aux machines thermiques.

Autres avantages:

• conception modulaire
• possibilité de cogénération pour récupérer l'énergie thermique
• très faible pollution
• peu de bruit

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