Science des Matériaux : batteries, piles à combustion… des alternatives pour la production d’énergie et le transport.
Les piles à combustible et les batteries peuvent être décrites comme des cellules électrochimiques utilisées pour produire un courant électrique externe. Elles se composent d'une anode où se produit l'oxydation, d’une cathode où a lieu la réduction et d ‘ un électrolyte permettant le mouvement des ions entre les électrodes. Dans les piles à combustible, on fait appel à un ou deux réactants provenant d'une source externe à la cellule. Lorsqu’un seul réactant est utilisé et s’il s’agit de l'oxygène atmosphérique, on parle de batterie.
Les Batteries
Les Batteries peuvent être divisées en deux types : batteries primaires ou jetables et les secondaires qui sont rechargeables. Les avantages principaux des batteries sur les piles à combustible réside sur leur disponibilité, faciles à transporter, de faible coût et acceptent des conditions d'utilisation variées. Par contre, elles ont des durées de vie beaucoup plus courtes que les piles à combustible ainsi qu’une puissance plus faible (Les puissances à la sortie des batteries sont typiquement de l’ordre de la centaine de watts, alors que les piles à combustible vont du kilowatt au mégawatt ce qui suffit par exemple à l’éclairage d’un bâtiment ou à alimenter un véhicule pendant des heures). En cas de sollicitation trop importante, les batteries peuvent accumuler des niveaux dangereux de chaleur et de pression ce qui peut provoquer leur dégradation ou libérer éventuellement des composés toxiques voire provoquer des explosions. Par ailleurs, les batteries primaires ont une durée de vie limitée et les secondaires nécessitent des matériaux dangereux et toxiques pour les recharger. Pour plus d’informations sur les batteries les plus utilisées, leurs composants, avantages et désavantages consultez ce lien
Les Piles à combustion
Les piles à combustible offrent la promesse d'une source d'énergie propre. Elles produisent de l’énergie à partir d’hydrogène, de gaz naturel, d'alcool, ou d'autres combustibles d'hydrocarbure disponibles (voir le schéma) Les piles à combustible datent du dix-neuvième siècle lorsque Grove , en 1839, a publié son travail sur la génération d'électricité en plongeant partiellement deux électrodes de platine et en leur fournissant séparément de l'oxygène et de l'hydrogène. L'intérêt actuel pour les piles à combustible vient du fait qu’elles apparaissent comme une alternative sérieuse, environementalement propre et une réelle alternative aux combustibles fossiles.
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Schéma d'une cellule PEM (Polymer electrolyte membrane) standard |
Des prototypes de véhicules fonctionnant à 100 % avec ces piles sont actuellement en cours d’évaluation et les premières commercialisations devraient se faire courant 2010. Pour plus di’nformations sur les piles existantes consultez ce lien
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