La pile à combustible

Conception

Christophe Vilagines, formateur IUFM

Evelyne Salançon, Maître de Conférences, Centre interdisciplinaire de nanoscience de Marseille (CINaM)

Mots-clefs

environnement, pile à combustible, voiture à hydrogène, vecteur d'énergie

Accueil des classes

dès la 3ème

 

Durant cet atelier, les élèves se familiarisent avec la maquette, essaient de comprendre le fonctionnement d'une pile à combustible et surtout la notion de "vecteur d'énergie"... L'hydrogène n'est pas une énergie primaire car il faut le fabriquer avant de l'utiliser. L'énergie employée pour le fabriquer est équivalente à l'énergie qu'il fournit ensuite. Il permet donc simplement de "véhiculer" l'énergie...

Cette maquette est constituée d'une véritable "centrale de production d'hydrogène", d'une "station service d'hydrogène" et d'une voiture avec son réservoir, sa pile à combustible et son moteur qui entraine les roues.

Qu'est ce qu'une pile à combustible?

Tous les constructeurs automobiles du monde développent, actuellement, des prototypes de voitures fonctionnant à l'hydrogène. Ce sont des véhicules électriques. L'électricité est fournie par une pile à combustible. La pollution est nulle car le procédé ne rejette que de l'eau.

La pile à combustible fonctionne comme une pile normale mais, au lieu de contenir ses produits réactifs, elle utilise l'hydrogène stocké dans un réservoir et l'oxygène contenu dans l'air. Le carburant embarqué à bord du véhicule est donc de l'hydrogène.

Le réservoir à hydrogène reste le point délicat dans la réalisation d'une voiture à hydrogène commercialisable. En effet l'hydrogène peut réagir violemment avec l'oxygène de l'air et exploser très brutalement. Différentes solutions sont étudiées actuellement, en laboratoire, pour stocker l'hydrogène en quantité suffisante et sans risque d'explosion.

Aujourd'hui la plupart des véhicules expérimentaux fonctionnent avec des réservoirs constitués de bouteilles d'hydrogène comprimé. Le constructeur automobile le plus avancé dans ce type de véhicule est Daimler-Chrysler. Il construit, par exemple, des bus qui circulent dans plusieurs villes d'Europe. Ces bus peuvent transporter 70 personnes à 90 km/h avec une autonomie de 300 Km et le plein est effectué en 7 mn. Soixante prototypes de Mercedes classe A "Fuel Cell", équipés d'une pile à combustible, fonctionnent actuellement avec différents types de réservoir et de procédé. Le constructeur japonais Honda vient de louer à une famille californienne une FCX fonctionnant sur ce principe. La Californie possède déjà 15 stations services permettant de se ravitailler en hydrogène.

L'hydrogène ne se trouve pas dans la nature sous forme isolée, mais il existe en grande quantité lié à l'oxygène, c'est l'eau. Pour extraire l'hydrogène de l'eau, on peut utiliser l'énergie électrique (électrolyse). Cette énergie électrique peut être fournie, par exemple, par le soleil à l'aide de panneaux solaires. Toutes les sources d'énergie produisant de l'électricité peuvent être utilisées, mais il faut dès à présent privilégier les énergies renouvelables. On peut aussi extraire l'hydrogène de corps comme l'alcool ou le méthane ou récupérer l'hydrogène émis par des micro-organismes (par exemple: utilisation de l'hydrogène dégagé par des bactéries dégradant les ordures ménagères).