LES PILES A HYDROGENE FONT LE PLEIN
Technologie alternative de production d'électricité,
les piles à combustible s'apprêtent à faire
leur entrée chez les constructeurs automobiles
La Recherche, No 314, 11/2000
Dès 2002, les piles à combustible
représenteront un marché annuel de 8 milliards de dollars,
d'après les analyses du Jet Propulsion Laboratory. Elles sont de
plus en plus utilisées pour la génération stationnaire
d'énergie, mais c'est le marché automobile qui suscite l'engouement
dont elles sont l'objet. L'occasion de s'y imposer est sans doute unique
car, bon gré mal gré, les constructeurs sont obligés
aujourd'hui de s'intéresser de près aux technologies alternatives.
Ils risquent sinon d'être exclus du marché de la Californie
et de plusieurs autres Etats américains, qui seront soumis à
des quotas de voitures propres, et d'être incapables de s'adapter
au traité de Kyoto limitant les émissions de CO2.
De toutes les alternatives (voitures hybrides, batteries),
la pile à combustible est la plus hasardeuse, mais aussi la plus
prometteuse. En effet, cette technologie unique permet de transformer de
l'hydrogène en énergie électrique et en eau: si l'hydrogène
est délicat à stocker, on peut aussi l'obtenir à partir
de méthanol. Les piles sont constituées de deux électrodes
séparées par une membrane électrolyte, et leur principe
est l'inverse de l'électrolyse de l'eau. A l'anode, l'hydrogène
est décomposé en électrons libres et en protons. Les
électrons circulent dans le circuit extérieur tandis que
les protons migrent à travers la membrane vers la cathode, où
ils se combinent avec l'oxygène de l'air pour donner de l'eau.
L'enjeu technologique actuel est de baisser les coûts,
avec deux objectifs essentiels. D'une part, réduire la quantité
de matériaux nobles (platine, ruthénium) qui composent les
catalyseurs, par l'augmentation de leur activité ou l'utilisation
de matériaux alternatifs. D'autre part, trouver un matériau
peu coûteux, poreux, conducteur électrique et insensible aux
réactions électrochimiques, capable ainsi de constituer les
plaques où circulent les flux d'air et de combustible. Actuellement,
on est obligé d'usiner à un coût prohibitif des canaux
dans des plaques de graphite de haute densité.
La solution a peut-être été trouvée
au Laboratoire national d'Oak Ridge (Tennessee) avec une résine
chargée de fibres de carbone, dont les canaux sont directement moulés.
De telles avancées technologiques suffiront-elles à maintenir
l'intérêt des constructeurs, laboratoires ou pouvoirs publics?
Ford et Daimler ont déjà investi des centaines de millions
de dollars pour s'associer au leader actuel du marché, la société
canadienne Ballard Power Systems. L'objectif du consortium est la production
en série de véhicules dès 2004. De quoi encourager
d'autres initiatives...
Une pile à combustible est fondée sur le principe
inverse de l'élecrolyse de l'eau (schéma Ballard).
