La recherche sur les piles à combustible occupe de très nombreux scientifiques à travers le monde. Trois avancées récentes.
Point sensible des piles à combustible : leur « empoisonnement catalytique » par du monoxyde de carbone et la nécessité, avec certaines technologies de les alimenter avec de l’hydrogène. Seul la technologie dite à oxyde solide (SOFC) s’affranchit de ses contraintes.Problème, elles travaillent à très haute température : de 700 à 1 000 °C.
Fin octobre dernier, le finlandais Wärtsilä* a mis en service à Espoo sa première pile à combustible de ce type.
Le développement a été mené avec le danois Topsoe Fuel Cells et le centre de recherche technique finlandais VTT dans le cadre d'un programme financé par l'agence finlandaise Tekes. De 20 kWe, elle utilise un matériau céramique, peut être alimentée en gaz naturel, biogaz ou méthanol, et fonctionne à 750 °C.
L’avantage pour cet industriel déjà réputé pour ces groupes de production d’électricité par moteurs ou turbines à gaz, c’est de pouvoir exploiter les rejets gazeux de la pile dans une turbine secondaire pour former un système hybride.
Le rendement de l’installation peut ainsi atteindre 70%. * Performance et réduction de coûts
Le matériau céramique fait d’ailleurs l’objet d’évolutions. Le congrès de l'ESF (European Science Foundation) qui s’est tenu à Gênes fin octobre faisait en particulier le point sur les traitements assurant sa résistance aux très hautes températures.
Pour y parvenir, les scientifiques étudient des conducteurs protoniques qui conduisent les ions hydrogène et dans lesquels le cycle de production de l'énergie électrique fonctionne à l'envers par rapport à la cellule a combustible céramique conventionnelle**.
Au Canada, Hany El-Sayed, un étudiant en doctorat d’électrochimie à l'Université de Calgary poursuit ses recherches sur l'utilisation en pile à combustible d'une surface métallique polie selon une méthode mise au point pour préparer la production de puces électroniques.
Le traitement couvre la surface de « fossettes » de l’ordre du nanomètre selon une structure prédictible qui permettrait de s’affranchir du platine dans les piles DMFC (Direct Methanol Fuel Cell).
La conception de piles à combustible sans ce matériau noble est aussi au programme du constructeur automobile japonais Daihatsu.
Il a mis au point une technologie dite à hydrate d'hydrazine (N2H4,H2O) d’un puissance maximale est identique à celle des piles PEMFC (membrane d'échange de cations).
Elle utilise du nickel à l'anode (face combustible) et du cobalt à la cathode (face oxygène).
Le prix des métaux nécessaires est réduit de 900 fois.
* Erkko Fontell, directeur recherche et développement Wärtsilä, tél +358 10 709 5228 et mail : erkko.fontell@wartsila.com et http://www.tekes.fi
** Massimo Viviani, IENI-CNR, tél. l 010.6475705, mail : m.viviani@ge.ieni.cnr.it et http://esf.ge.cnr.it