Gouvernement du Canada
Symbole du gouvernement du Canada

Liens de la barre de menu commune

Liens institutionnels

sidedrop

Types de piles à combustible

Les piles à combustible sont presque toutes classées d'après leur électrolyte. Il y en a de nombreux types prometteurs. Les principaux en voie de développement au Canada sont la pile à membrane échangeuse de protons, la pile à méthanol direct et la pile à oxyde solide. Des travaux sont menés au sujet de la pile alcaline.

Pile à membrane échangeuse de protons

Principe scientifique : Domaine d'expertise du Canada, la pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PCMEP) fonctionne à une température relativement basse, ce qui veut dire qu'elle démarre et se réchauffe rapidement et qu'elle n'a pas besoin d'isolant thermique. L'électrolyte est souvent une mince membrane de polymère, et le platine est un catalyseur que l'on voit souvent dans ce type de pile.

Applications : La puissance de sortie varie de 50 mW à 250 kW. Ces piles constituent actuellement la principale technologie des applications du secteur des transports, et elles sont aussi utilisées pour des applications fixes de faibles dimensions, ainsi que pour des micro-applications et des applications compactes portatives.

Pile à méthanol direct

Principe scientifique : La pile à méthanol direct (DMFC) est un type particulier de pile PCMEP qui convertit, par un procédé électrochimique, le méthanol et l'oxygène en dioxyde de carbone et en eau pour produire de l'électricité et de la chaleur. La conversion du méthanol n'est pas aussi simple que celle de l'hydrogène. C'est pourquoi la pile DMFC a une densité de puissance inférieure à celle d'une pile PCMEP.

Applications : La puissance de sortie varie de 1 mW à 25 kW. La pile DMFC sert à diverses applications, p. ex. dans de petits dispositifs, dont les tondeuses de pelouse, les ordinateurs portatifs et d'autres dispositifs électroniques grand public.

Pile à oxyde solide

Principe scientifique : La pile à oxyde solide (SOFC) utilise un électrolyte de céramique revêtu de matériaux d'électrode poreux spéciaux, et elle peut utiliser des composés de nickel comme catalyseur. Les avantages qu'elle offre sont sa grande efficacité, sa chaleur de haute température et la possibilité d'utiliser des hydrocarbures directement sans reformage externe. Sa température élevée de fonctionnement (de 650 °C à 1000 °G) lui permet d'extraire l'hydrogène du gaz naturel par reformage interne, procédé encore aux premières étapes de développement. À des densités de courant élevées, un certain reformage externe est aussi requis. Autrement, le groupement de piles se refroidit en utilisant la chaleur produite durant le reformage.

Applications : Avec une puissance de sortie qui varie de 1 à 250 kW, la pile SOFC peut servir dans les systèmes d'alimentation fixes et les groupes auxiliaires de voiture. Sa température élevée de fonctionnement permet d'utiliser la chaleur qu'elle produit pour chauffer une zone localisée ou même faire fonctionner une turbine à vapeur, qui récupère une partie de Ia chaleur comme électricité additionnelle. Il est possible d'obtenir une efficacité énergétique comprise entre 70 et 80 % avec une pile combinée à une turbine à vapeur.

Pile à acide phosphorique

Principe scientifique : Comme son nom l'indique, la pile à acide phosphorique (PAFC) utilise l'acide phosphorique comme électrolyte. Elle fonctionne à une température de 150 °C à 200 °C, et son efficacité se situe en moyenne entre 40 et 50 %. Son efficacité peut augmenter à environ 80 % si la chaleur résiduelle est réutilisée dans un système de cogénération.

Applications : La puissance de sortie se situe souvent aux environs de 250 kW, ce qui fait de la pile PAFC le choix idéal pour les petits systèmes d'alimentation fixes. Un système fixe de cogénération de 200 kW à pile PAFC a été le premier produit commercial de cette pile.

Pile alcaline

Principe scientifique : La pile à combustible alcaline, un des plus anciens dispositifs, fonctionne à l'aide d'une solution d'hydroxyde de potassium à base d'eau à titre d'électrolyte. La concentration de ce dernier liquide peut différer selon la température de fonctionnement de la pile. La plupart des piles fonctionnent à des températures variant entre 100 et 250°C, toutefois, les nouveaux modèles se contentent de températures entre 23 et 80°C. L'électrolyte utilisé dans la plupart des piles alcalines ne gèle pas, ce qui permet des démarrages rapides et un fonctionnement dans des températures sous le zéro.

Applications : Il en résulte une production s'échelonnant de 300 Watts à 20 kW. Les responsables de la NASA et du programme spatial russe se sont tournés vers les piles à combustible alcalines pour obtenir de l'électricité, de la chaleur et de l'eau potable à l'intérieur des astronefs avec équipage. En tant que dispositifs de rechange à faible température, les piles à combustible alcalines sont considérées comme convenant parfaitement à une foule d'applications stationnaires, portatives et mobiles. À titre d'exemple, elles sont employées

Retour à la section Science