Pile à combustible

Véhicule du futur par excellence, ne rejetant que de la vapeur d’eau et fonctionnant sans bruit, offrant une autonomie et des performances semblables aux véhicules à moteur thermique actuels, un plein de réservoir en 3 à 5 minutes, tout porte à croire que nous verrons très prochainement des véhicules à pile à combustible sur nos routes ! Nous vous détaillons le phénomène dans cet article.

Usages de la pile à combustible

Définition

Un véhicule fonctionnant à l’hydrogène est constitué d’un réservoir d’hydrogène liquide stocké sous pression qui alimente une pile à combustible. C’est cette dernière qui fournit l’énergie électrique grâce à une réaction chimique. Ensuite, l’électricité produite alimente un moteur électrique, tout comme sur un véhicule électrique.

Origines

Le principe de fonctionnement d’une pile à combustible a été découvert dès le XIXe siècle. Les premières applications virent le jour environ un siècle plus tard principalement pour des missions spatiales. Ce délai aussi long s’explique par le coût des matériaux utilisés (platine).

Évolution de la technologie

Depuis une dizaine d’années, les différents constructeurs se penchent sur cette technologie et la font évoluer. Dans les transports, les piles à combustible alimentées à l'hydrogène sont utilisées pour alimenter plusieurs prototypes de voitures électriques et de bus électriques mis à disposition des villes ou organismes publics pour des essais grandeur nature, dans des buts de recherche et développement.

Les piles à combustible alimentées à l'hydrogène sont aussi utilisées dans d'autres domaines que les transports :

• En effet, des appareils produisent du chauffage domestique et de l’électricité en intégrant une pile à combustible (on parle alors de cogénération domestique) ;
• En outre, on envisage à l'avenir d’utiliser les piles à combustible pour alimenter divers appareils mobiles, comme les téléphones ou les ordinateurs portables.

Fonctionnement de la pile à combustible

Pour des raisons de volume de stockage et donc d’autonomie, l’hydrogène est rempli sous forme liquide dans le réservoir lors du remplissage en station-service.

L’hydrogène est injecté dans la pile à combustible où il est oxydé avec l’oxygène de l’air : c’est l'inverse d'une électrolyse :

• La réaction chimique créée par l'oxydation et la rencontre de gaz produit de l'électricité, de l'eau et de la chaleur ;
• L’électricité produite permet d’alimenter le moteur électrique ou de recharger la batterie de soutien.

La pile à combustible : avantages et inconvénients

Un avantage indéniable et commun aux véhicules électriques est l’agrément de conduite :

• Aucun bruit de moteur ;
• Une accélération puissante dès le démarrage, grâce au moteur électrique qui dispose alors de son couple maximal.

De plus, ces véhicules ne consomment pas directement d’énergie fossile ni n'émettent de gaz polluants. Il ne sort que de la vapeur d’eau du tuyau d’échappement !

Un des inconvénients majeurs reste la complexité et donc le coût de cette technologie, dont la question centrale du stockage de l’hydrogène liquide : en effet, il n'existe aujourd'hui que deux stations de remplissage d’hydrogène en France.

Prix des véhicules à pile à combustible

Les constructeurs présentent des prototypes de véhicule pile à combustible. Le prix estimé de ces véhicules est considérable au regard du travail de recherche et développement effectué. Cependant, le prix de cette technologie devrait diminuer avec le temps et la multiplication de ce type de véhicule.

Pour s’approvisionner en hydrogène liquide dans une station de distribution, il faut tabler sur environ 10 € le kg.