Hydrogène & Piles à Combustible

EXPERTISE ET REFERENCES

  • Etude technico-économique sur l'utilisation de piles PEMFC en support électrique de site sensible
  • Assistant de recherche sur les piles DMFC): catalyseurs Pt/PtRu, membranes nafion (durabilité, crossover), stacks etc.
  • Analyse de marché sur la filière Power to Gas et les applications de l'hydrogène renouvelable

Les avantages de l'hydrogène dans l'économie de demain

Le principal bénéfice d’une utilisation étendue de l’hydrogène est lié à l'absence d'émissions de gaz à effet de serre et de de polluants lorsqu'il est issu de sources renouvelables. Seul de la vapeur d'eau est générée.

Inconvénient majeur de l'utilisation de l'hydrogène, le coût des catalyseurs nécessaires pour certaines piles à combustible ainsi que la problématique du stockage dans des volumes restreint. Ce second point est est structurant pour l'utilisation d l'hydrogène pour la mobilité.

Bien entendu, ceci n'est qu'un résumé rapide et caricatural pour ce sujet passionnant à bien des égards.

Les curieux peuvent se référer à l'excellent site de l' Association Française pour l'hydrogène et les Piles à Combustible (Afhypac)


Les piles à combustible et electrolyseurs

La pile à combustible est un générateur qui convertit l'énergie d’un combustible en électricité par réaction électrochimique. Les combustibles les plus utilisés sont le gaz naturel et l’hydrogène. De nombreuses technologies existent en matière de piles à combustible, mais deux  filières filière principales - les PEMFC et les SOFC - ont déjà trouvé des applications industrielles :

  • Les piles PEMFC  - Elles utilisent une membrane échangeuse de protons (PEMFC = Proton Exchange Membrane Fuel Cell)
    • Elles sont compactes et travaille à basse température (80 °C),
    • Electrolyte = polymère.
    • Les rendements moyens tournent autour de 40 et 60 %.
    • Très polyvalentes, elles sont utilisées en mode portable ou en mode stationnaire (notamment pour les sites isolés).
    • Challenge principal : diminution du coût lié aux catalyseurs (Pt)
  • Les piles SOFC - Elles utilisent des oxyde solide (SOFC, Solid Oxide Fuel Cell)
    • Technologie employée pour la cogénération (électricité + chaleur).
    • Electrolyte = un oxyde double de zirconium et d'yttrium.
    • Haute température de fonctionnement (800 °C) qui, permet d'utiliser n'importe quel combustible contenant de l'hydrogène (grâce au reformage). L'utilisation de l’H2 pur n'est pas obligatoire et le gaz naturel du réseau peut être utilisé. E
    • Rendement thermique et électrique élevé (entre 35 et 70 %)
    • Peu flexible d'utilisation (poids important, vibrations, Stop-Go à prohiber)
    • Utilisations stationnaires pour co-génération par exemple
  • Les piles DMFC - Des PEMFC utilisant des du méthanol (DMFC = Direct Methanol Fuel Cells)
    • Applications essentiellement portables, pour faible niveau sonore et faible signature thermique

Pour faire simple, piles à combustible et des électrolyseurs ont des fonctionnements similaires, en sens inverse.


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