La pile à combustible est un dispositif de production d'électricité qui convertit l'énergie chimique du combustible en énergie électrique par réaction d'oxydoréduction de l'oxygène ou d'autres oxydants. Le combustible le plus courant est l'hydrogène, qui peut être interprété comme la réaction inverse de l'électrolyse de l'eau en hydrogène et oxygène.
Contrairement aux fusées, la pile à combustible à hydrogène ne produit pas d'énergie cinétique par la réaction violente de combustion de l'hydrogène et de l'oxygène, mais libère de l'énergie libre de Gibbs dans l'hydrogène grâce à un dispositif catalytique. Son principe de fonctionnement est que l'hydrogène est décomposé en électrons et en ions hydrogène (protons) par un catalyseur (généralement du platine) situé dans l'électrode positive de la pile à combustible. Les protons atteignent l'électrode négative par la membrane échangeuse de protons et réagissent avec l'oxygène pour former de l'eau et de la chaleur. Les électrons correspondants circulent de l'électrode positive à l'électrode négative via le circuit externe pour générer de l'énergie électrique. Le rendement thermique d'une pile à combustible à hydrogène est inférieur à 40 % pour un moteur à combustion, et son rendement peut facilement dépasser 60 %.
Depuis quelques années déjà, l'hydrogène était considéré comme la « forme ultime » des véhicules à énergie nouvelle, grâce à ses avantages : zéro pollution, énergie renouvelable, hydrogénation rapide, autonomie complète, etc. Cependant, si la théorie technique de la pile à combustible à hydrogène est parfaite, son industrialisation accuse un sérieux retard. L'un des principaux défis de sa promotion réside dans la maîtrise des coûts, qui incluent non seulement le coût du véhicule lui-même, mais aussi celui de la production et du stockage de l'hydrogène.
Le développement des véhicules à pile à combustible à hydrogène dépend de la construction d'infrastructures pour la production, le stockage, le transport et l'hydrogénation de l'hydrogène. Contrairement aux tramways classiques, qui peuvent être rechargés lentement à domicile ou en entreprise, les véhicules à hydrogène ne peuvent être rechargés qu'aux stations d'hydrogénation ; la demande en stations de recharge est donc plus urgente. Sans un réseau d'hydrogénation complet, le développement de l'industrie des véhicules à hydrogène est impossible.
Date de publication : 02/04/2021