Hydrogène et piles à combustible

Summary

Il y a eu un effort de recherche significatif sur l'utilisation d'hydrogène, surtout en ce qui concerne les piles à combustibles et les moteurs électriques (ou aussi les moteurs à combustion interne). En utilisant de l'hydrogène, à la place des carburants fossiles, la production de CO2 peut être évitée. Cependant, l'hydrogène n'est pas une source d’énergie primaire, mais plutôt un moyen de stockage de l'énergie et il doit être fabriqué en utilisant l'énergie d'autres sources. Sa production ne réduit donc pas nécessairement la dépense en carburants fossiles, mais les avances de technologies dans le domaine de l'hydrogène peuvent représenter une contribution importante vers l’avancement des énergies propres.

The History

Monsieur William Robert Grove (1811-1896) a développé deux cellules électrochimiques (des batteries) : la première cellule est consistée de zinc dans de l’acide sulfurique dilué et de platine dans de l’acide nitrique les deux composés étant séparés par un pot poreux; et la deuxième cellule, "batterie à gaz" était l’ancêtre des piles à combustibles actuelles. Ainsi, on connaît Grove comme "le Père de la pile à combustible".

William Robert Grove, le "Père des piles à combustible" (1811-1896).

William Grove a produit la première pile à combustible en 1839. Il a basé son expérience sur le fait qu’envoyer un courant électrique à travers de l'eau divise l'eau en ces atomes constitutifs : l’hydrogène et l'oxygène. Ainsi, Grove a essayé de renverser la réaction - unir de l'hydrogène et de l'oxygène pour produire de l'électricité et de l'eau. C'est la base de la pile à combustible. Le terme "pile à combustible" a été inventé plus tard, en 1889, par Ludwig Mond et Charles Langer, qui ont tenté de construire le premier dispositif pratique utilisant l’air et des gaz industriels. Les piles à combustible sont nées quand William Grove a immergé deux bandes de platine, entourées par des tubes fermés qui contenaient de l'hydrogène et de l'oxygène, dans un électrolyte acide (voir le Dispositif de Grove ci-dessous). La pile à combustible originale de William Grove utilisée de l’acide sulfurique dilué car, en utilisant un électrolyte aqueux, la réaction dépend du pH.

Structure d’une pile à combustible, publiée par Grove dans un des premiers comptes rendu sur l’exploitation des piles à combustible (Philosophycal Magazine, 1839).

Cette première pile à combustible est devenue le prototype de la pile à acide phosphorique (PAFC), qui a eu une phase de démarrage plus longue que celles des autres technologies de pile à combustible. Malheureusement, il a été gêné par l'inconséquence des performances de la pile (une chose commune avec les piles actuelles), mais il comprenait déjà l'importance du contact des trois phases (gaz, électrolyte et platine) pour la génération d'énergie. Il a passé la plupart de son temps à chercher un électrolyte qui produirait un courant plus constant. Il a trouvé plusieurs électrolytes pouvant produire du courant, mais il luttait toujours pour des résultats cohérents. Il avait aussi noté le potentiel commercial de cette méthode de production d'énergie si l'hydrogène pouvait remplacer le charbon et le bois comme le moyen d'énergie.

Disponibilité de l’hydrogène

La principale limite des piles à combustible est aujourd’hui liée à l’hydrogène, en effet, malgré son omniprésence dans l'univers, il est difficile de l’obtenir dans de grandes quantités et de façon économique et, dans la plupart des cas, sa production ne réduit pas les dépendances en carburants fossiles. Autrement dit, l'hydrogène n'est pas une source primaire d'énergie : c'est seulement un moyen de stockage d'énergie et il doit être fabriqué en utilisant l'énergie d'autres sources. D’autres problèmes sont associés au stockage de l’hydrogène.

En raison de ces aspects, on ne peut pas considérer l’utilisation de l’hydrogène et des piles à combustible comme étant une alternative aux voitures actuelles sur le long terme.

Liens

http://chem.ch.huji.ac.il/~eugeniik/history/grove.htm
http://www.gmi.edu/~altfuel/fcback.htm

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