Deux étapes vers des piles à combustible plus efficaces

Des batteries dans les voitures électriques n’est qu’une parenthèse. Cette phrase a été dite par un développeur de piles à combustible et elle est certainement partagée par d’autres passionnés par cette technologie.

Une pile à combustible produise un courant électrique quand alimenté avec hydrogène et le produit secondaire n’est que de l’eau pure. D’autres avantages sont une autonomie et un temps de remplissage du combustible comparable avec voitures conventionnelles. Le grand désavantage est le prix mais de nouveaux catalyseurs qui peuvent remplacer le très cher platina sont en cour de développement.

Un autre problème est que le rendement est autour de 40 – 50%. C’est supérieur aux moteurs thermiques mais il y a des marges potentielles pour mieux faire.

Les méthodes pour y parvenir ne sont pas principalement compliquées. Elles consistent à atténuer deux types de pertes dans le processus.

La première est que l’énergie potentielle n’est pas utilisée quand les 600 bars d’hydrogène dans le réservoir se dilate aux 2,5 bars dans les piles. Actuellement il est fait par une simple vanne. Cette perte est sur le niveau de 10%. Un expandeur connecté à un générateur électrique pourrait récupérer un partie cette perte. Le problème est que les propriétés thermodynamiques de l'hydrogène sont un peu particulières et qu’une telle expansion refroidirait l’hydrogène à des températures bien plus basses que 0 C, qui évidemment provoqueraient des problèmes avec formations de gels.

La deuxième est les pertes caloriques des piles. Cependant, la température est trop basse pour un cycle de Rankine. Mais avec un cycle trilatéral, beaucoup plus compliqué, la récupération théorique de la chaleur perdue est de 10%.

Ces mesures ont aussi leurs pertes et de façon réaliste il n’est possible que de récupérer le moitié des gains théoriques, c’est-à-dire augmenter le rendement total de 50 à 60%.

Une application pour un projet universitaire de ce but, et avec le coût de 500 000 euro, est actuellement sur la table chez l’Autorité Énergétique Suédois.