Piles à combustible appliquées aux véhicules : Conclusion

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Auteur(s)

Renaut MOSDALE : Docteur-ingénieur en électrochimie - Président - PaxiTech SAS

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INTRODUCTION

La principale différence entre une pile à combustible (PAC) et une batterie provient du fait qu’une pile à combustible fonctionne tant qu’elle est alimentée en combustible et en comburant, et ne nécessite donc pas de recharge électrique. Si, dans le cas d’une batterie, les électrodes contiennent la matière active qui sera consommée et régénérée au gré des décharges et charges, les électrodes d’une pile à combustible ne contiennent que les catalyseurs nécessaires aux réactions, les réactifs provenant de réservoirs extérieurs. Cette différence primordiale permet, dans un système à pile à combustible, de séparer l’énergie contenue dans le carburant de la puissance résultant de la taille de la pile, et devrait aboutir à des véhicules électriques plus performants que les véhicules thermiques actuels et possédant une autonomie comparable.

Pour une étude générale sur les piles à combustible, le lecteur se reportera à l’article de la base documentaire « Réseaux électriques et applications » des Techniques de l’Ingénieur (référence ).

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Version courante de févr. 2022 par Joseph BERETTA

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-bm4850

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Notions de base

4. Conclusion

Nul doute que les véhicules électriques à pile à combustible remplaceront un jour les véhicules thermiques actuels. Après avoir été considérés comme un sujet « prometteur » pendant de très longues années, les piles à combustible et les véhicules à pile à combustible font à présent l’objet de programmes de développement intense en Europe, aux États-Unis et au Japon. Certes, de nombreux problèmes techniques (concernant la source d’énergie) et stratégiques (concernant le combustible) doivent être résolus au cours de ces programmes ou de concertations internationales. Ainsi des commissions de normalisation se créent pour la gestion de l’hydrogène et l’utilisation de pile à combustible : ISO/TC 197 pour l’hydrogène et ISO/TC 105 pour les piles à combustible.

Au point de vue économique, les principaux verrous à lever se situent au niveau du coût des composants avec des objectifs inférieurs à 100 €/kW pour un système de pile à combustible complet. À l’heure actuelle un ordre de grandeur (au moins) doit encore être gagné. Ce gain pourra être réalisé à travers les recherches et le développement menés pour la traction automobile mais aussi et surtout au travers des programmes visant des applications stationnaires et portables dont les coûts d’entrée de marché pourront être plus élevés que pour le secteur du transport automobile.

Sur le plan purement technique, les axes de recherches principaux au niveau de l’empilement concernent les membranes polymères et l’augmentation de leur température de fonctionnement (> 120 °C), et surtout la nature et l’architecture des plaques bipolaires. En effet, ces caractéristiques agiront sur la durée de vie des piles (plaques composites, plaques métalliques), sur la distribution des réactifs (distribution par canaux ou par poreux) et sur l’intégration du circuit de refroidissement et éventuellement de l’humidification des réactifs dans les plaques bipolaires.

Enfin, un travail important doit être réalisé sur le combustible, sa production et son stockage, pour rendre viable ce type de source d’énergie. Ainsi, si l’on se réfère à l’introduction du GPL et du GNV pour l’automobile ces dernières années, ces motorisations ont pu connaître une progression dès lors que l’approvisionnement en combustible était assuré de façon...