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La pile à combustible, une technique d'avenir pour faire du courant

Brûler du combustible est une manière malcommode et sale de produire de l'énergie. Moteurs et chaudières dégagent chaleur et pollution. L'oxydation électrochimique, mise en jeu dans la pile à combustible, est, en revanche, nettement plus propre et plus efficace. Cette vieille idée, dont la faisabilité fut démontrée pour la première fois par l'avocat anglais William Grove en 1839, devrait, estiment de nombreux experts, révolutionner la production d'énergie au cours du siècle à venir. La pile à combustible la plus simple fonctionne selon l'exact inverse de l'électrolyse de l'eau, réaction dans laquelle la molécule H2O est brisée sous l'action de l'électricité pour donner de l'hydrogène et de l'oxygène. Là, au contraire, on les rassemble pour " fabriquer " de l'eau, ce qui entraîne un dégagement d'énergie sous forme d'électricité. Les premières piles de ce type ont été utilisées sur certains engins spatiaux et notamment les navettes dont les moteurs utilisent, précisément, ces deux gaz comme combustibles. Elles produisent du courant avec une efficacité deux fois supérieure à celle du meilleur moteur à combustion interne. Certaines font déjà - à titre expérimental - rouler des autobus, alimentent des hôpitaux en électricité ou chauffent des piscines. Mais elles se prêtent mal à un usage courant. D'abord parce que le gaz carbonique contenu dans l'atmosphère détériore leur électrolyte (la solution dans laquelle se produit la réaction). La solution d'hydroxyde de potassium utilisée dans les piles du spatial a été remplacée, pour celles fonctionnant à l'air ambiant, par de l'acide phosphorique, insensible au dioxyde de carbone, mais très corrosif et, donc, peu pratique pour les usages mobiles. Afin d'éliminer cet inconvénient, des électrolytes solides ont été mis au point et essayés avec succès sur des ordinateurs portables ou des téléphones mobiles. Le handicap principal de ces piles tient néanmoins à leur combustible même : l'hydrogène est très difficile à stocker et à manier. On a donc imaginé de le fabriquer à la demande, par " reformage ", dans les piles elles-mêmes, qui peuvent alors être alimentées en méthanol ou avec des hydrocarbures. Elles fonctionnent alors, le plus souvent, à haute température. Certaines sont dotées d'électrolyte solide, à base d'oxydes métalliques. Mais, comme dans une cheminée qui s'encrasse, la suie se dépose sur leurs électrodes, interrompant le circuit électrique. La pile à carbonates de potassium et de lithium fondus, qui offre des possibilités intéressantes de production d'électricité à grande échelle, utilise, pour sa part, le monoxyde de carbone comme combustible. Mais son électrolyte présente une fâcheuse tendance à ronger les électrodes. Ces problèmes techniques pourraient être éliminés par le procédé nouveau que Raymond J. Gorte et son équipe de l'université de Pennsylvanie (Etats-Unis) décrivent dans le numéro de Nature du 16 mars. La pile qu'ils ont mise au point utilise directement le méthane (gaz naturel), ainsi que ses " cousins chimiques ", l'éthane, le toluène, le butène et le butane ; quatre hydrocarbures bon marché et faciles à se procurer. Pour Kevin Kendall, chimiste à l'université de Birmingham (Grande-Bretagne), il s'agit là d'une découverte capitale, car " elle répond au grand problème que pose la pile à combustible, à savoir son fonctionnement à partir de vrais combustibles ". Comme celles qui peuvent déjà être alimentées aux hydrocarbures, la pile conçue par l'équipe de Gorte fonctionne à haute température. Mais elle utilise des électrodes composées d'un mélange de cuivre et de céramique. Ces deux matériaux ne retiennent pas la suie, et la pile continue de fonctionner aussi longtemps qu'il y a du combustible. Le procédé ne permet de fournir, à l'heure actuelle, que le dixième de l'énergie dispensée par ses homologues à hydrogène pur, mais l'équipe est convaincue de pouvoir l'améliorer.

Le Monde : http://www.lemonde.fr/article/0,2320,seq-2077-47620-QUO,00.html

Article de Nature sur l'utilisation directe des hydrocarbures dans les piles à combustibles :

_ http://www.nature.com/nlink/v404/n6775/abs/404265a0_fs.html

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