Piles à Combustible

Présentation

La pile à combustible ou PaC est un système de production d'énergie basé le le couple oxydoréducteur H2/O2 . C'est le transfert d'électron d'un élément à l'autre au travers d'une électrolyte plus ou moins permittive qui engendre le dégagement d'énergie. Il ressemble beaucoup au fonctionnement de l'accumulateur ou du supercondensateur à ceci près que cette fois on ne va pas chercher  être réversible (la recharger). 

Schéma de fonctionnement d'une PaC. Crédit Wikipédia

Il existe plusieurs sortes de PaC, c'est à dire plusieurs triplets d'anode de cathode et d'électrolyte offrant des gammes de puissances très diverses. Par exemple, Les PaC alcalines (AFC) possédent une électrolyte en hydroxyde de potassium et vont de 10 à 100kW. D'autres fonctionnent avec des électrolytes en céramique et peuvent monter jusqu'à 100 MW. Il convient dès lors de choisir convenablement la bonne électrolyte.

On trouve des PaC un peu partout dans l'industrie et notamment dans l'industrie automobile.

Mise en pratique

D'après des rapports de Renault,  dans l'optique de la voiture à hydrogène l'on pouvait trouver dès 2007 des cellules de piles à combustible alcalines (AFC)  capable de fournir 70kW pour un poids de 70 kg et un volume de 70 l . Ce qui représente une solution 58% plus légère que la RAT et qui rempli les critères de puissance.

Le principal problème d'embarquer une PaC à bord d'un appreil est du domaine de la sécurité. En effet cela implique d'avoir des réserves de dihydrogène et de dioxygène qui est un couple extrêment réactif et dont les limites de flammabilité sont bien plus grandes que des couples comme kérosène/O2 ou CH4/O2. Cela signifie que pour pratiquement n'importe quel mélange, la moindre étincelle déclenchera une flamme de prémélange (déflagration). Pour éviter d'embarquer des réserves on peut penser puiser l'oxygène dans l'air et obtenir H2 grâce à la réaction de réformage du kérosène. Cette réaction est cependant difficile à mettre en place car elle demande de grandes quantité d'énergie. En définitive pour pouvoir utiliser une PaC efficacement intégrée le mieux reste d'embarquer les réserves en s'assurant de bien isoler les deux réactifs

Cette solution parait prometteuse car elle possède une grande compacité et permet d'atteindre de grandes puissances, suffisantes même pour se passer d'hybridation. A tel point que le prochain A320 Neo remplacera son APU, qui conditionne l'appareil au sol, par une PaC.