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Le très long laps de temps (plus d'un siècle) qui s'est écoulé entre la réalisation du premier modèle de pile à combustible et les premières utilisations s'explique par le très fort développement qu'ont connu les autres types de générateurs d'énergie électrique et par le fait que le coût des matériaux utilisés dans la pile à combustible reste encore actuellement élevé.

Généralités

Une pile à combustible est une oxygène de l'air. La catalyseur qui est généralement du platine. Si d'autres combinaisons sont possibles, la pile la plus couramment étudiée et utilisée est la pile dihydrogène-oxygène.

Pile à combustible à l'hydrogène

Le fonctionnement d'une telle pile est particulièrement propre puisqu'il ne produit que de l'platine nécessaire.

Une des difficultés majeures réside dans la synthèse et l'approvisionnement en fossiles, soit de disposer d'énormes quantités d'énergie à faible coût, pour l'obtenir à partir de la décomposition de l'eau, par voie thermique ou électrochimique.

Ensuite, le dihydrogène peut être méthane qui seront ensuite transformés pour libérer du dihydrogène. Les rendements énergétiques cumulés des synthèses du dihydrogène, de compression ou liquéfaction, sont généralement assez faibles. L'hydrogène n'est donc pas une source d'énergie primaire, c'est un simple vecteur d'énergie difficile à produire et à stocker.

Le principe de fonctionnement

Schéma d'une pile à combustible.

La pile à combustible fonctionne à l'inverse de l'énergie électrique directement. C'est un générateur.

• Elle est semblable à une pile ordinaire. Elle possède une électrolyte qui assure entre autres le passage du courant par transfert ionique des charges.
• Comme une pile classique, elle consomme son oxydant (ici l'oxygène O₂) et son réducteur (ici l'hydrogène H₂). Elle continue de fonctionner tant qu'elle est approvisionnée en hydrogène et oxygène. Le réducteur peut être du méthanol ou du gaz naturel.

1. À l'anode, a lieu la réaction suivante : H₂ → 2H⁺ + 2e^–
2. Il y a donc production de 2 électrons par dihydrogène.
3. L'ion H⁺ passe de l'anode à la cathode et provoque un courant électrique par transfert des électrons dans le circuit électrique.
4. À la cathode, les ions H⁺ sont consommés suivant la réaction : O₂ + 4H⁺ + 4e^– → 2H₂O

La tension produite est de 1.23 Volt.

• Les réactions sont rendues possibles par la présence d'un catalyseur de dissociation de la molécule de dihydrogène qui peut être une fine couche de platine divisé sur un support poreux qui constitue l'électrode à hydrogène.

Pile à combustible au méthanol

Il existe deux types de piles à combustible au méthanol :

• Les piles RMFC (Reformed Methanol Fuel Cell) : dans ces piles, le méthanol est reformé pour produire l'hydrogène qui alimentera la pile.
• Les piles DMFC (Direct Methanol Fuel Cell) : dans ces piles, le méthanol est directement oxydé dans le cœur de la pile et ne nécessite pas d'être reformé.

Tableau récapitulatif des différentes technologies de piles à combustible

Applications et perspectives

Grâce aux progrès incessants de cette technologie, dont les premiers développements dans le domaine spatial remontent aux véhicules propres.

Cependant, la source d'énergie primaire économique et inépuisable à l'échelle humaine.

D'autres voies de stockage et de transport de l'pastilles aminées.

L'utilisation de la pile à combustible en pile, est considérée d'un point de vue environnemental et technique comme avantageuse mais demeure encore trop chère pour une utilisation courante.

Programmes de recherche ou de développement

Par zones géographiques

Les réchauffement climatique.

Au Canada, l'Institut d'Innovation en Piles à Combustible du Conseil National de Recherches du Canada (IIPC-CNRC), a été créé en Septembre 2006 sur 6500 m², en Colombie britannique (UBC), dans la grappe technologique de la région de Vancouver, pilote dans ce domaine.
Il vise à développer l'industrie de l'hydrogène et des piles à combustible au Canada. C’est une plate-forme de démonstration autant que de recherche, qui abrite aussi le Programme de Vancouver sur les véhicules à piles à combustible, ainsi que le projet d’autoroute de l'hydrogène de la Colombie britannique, épaulés par des labos consacrés à l'alimentation en hydrogène et aux technologies de piles à combustible intégrées. Le site dispose de pompes géothermiques et de moyens photovoltaïques de production d'hydrogène.

En CEA) avec pour mission d’accélérer les recherches sur la pile à combustible en identifiant les verrous technologiques, en animer la communauté scientifique autour d’un pôle d'expertise susceptible de valoriser et diffuser les avancées de la recherche, de développer les partenariats public-privé une réflexion prospective sur le développement de ces technologies.

Automobile

• Ford :

• Focus FCV

• General Motors :

• Hydrogen 3 présenté en mai 2004.
• Sequel voiture. La pile à hydrogène de 73 kW est alimentée par trois bouteilles à gaz bobinées composite de dihydrogène de 700 bars (2005).

• Michelin :

• prototype de voiture Hy-light fonctionnant avec une pile à hydrogène (présentation en mars 2005). La pile est alimentée par du dihydrogène provenant de trois bouteilles haute pression bobinées composite.

• PSA :

• Projet GENEPAC (2002-2006) mené en collaboration avec le CÉA. Pile hydrogène de type PEMFC de 80 kW.

• Toyota :

• Voiture cinq places FCHV-4 et bus FCHV-US1. Ces programmes ont été présentés pour la première fois en 2001. Ils comportent une pile à hydrogène de 90 kW.

• Suzuki (en collaboration avec General Motors) :

• Prototype de voiture Mr Wagon FCW'. La pile à hydrogène est alimentée par du dihydrogène contenu dans des réservoirs à 700 bars.

• Hyundai :

• Tucson FCEV : voiture hybride. La pile à hydrogène de 80 kW est alimentée par une bouteille à gaz bobinée composite.

• Honda :

• Honda FCX

• Hummer :

• Hummer O2

• Peugeot

• Le modèle expérimental 207 CC

• BMW:

• BMW Hydrogen 7