Pile à combustible sans platine
La petite histoire
Comprendre simplement
Domaines de présence
Son interprétation dans l'avenir
Les références
Mais encore …
by Pepe ©
 
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La petite histoire  Up Page
Origine, raisons, hasard
Le constructeur automobile Daihatsu a développé en septembre 2007 une pile à combustible fonctionnant à l'hydrazine (N2H4) et ne nécessitant pas de métaux nobles comme le platine. Ce nouveau modèle peut fournir une puissance équivalente aux piles à combustibles classiques. Le développement a été réalisé en collaboration avec l'AIST.
Le combustible utilisé est l'hydrate d'hydrazine (N2H4,H22O) en solution aqueuse à 5%. La réaction à l'anode produit du N2 et de l'eau uniquement (pas d'émission de CO2). La puissance maximale fournie est de 500 mW/cm² selon Daihatsu, équivalent les valeurs des PEMFC (PEFC ?) classiques. Théoriquement, cette puissance peut augmenter puisque la force électromotrice de la pile à l'hydrazine est plus de 25% supérieure à celles au H2: 1,56V pour la première contre 1,23V pour la deuxième.

Comprendre simplement  Up Page
Nickel et cobalt
Dans les piles à combustibles à membrane d'échange de cations (PEMFC ) classiques, la réaction qui a lieu entre le H2 et le O2 se fait en milieu très acide et c'est pourquoi le platine, qui a une très grande résistance à la corrosion, est utilisé. Ici, la membrane d'échange est de type anionique, faisant circuler les ions OH- en milieu alcalin et permettant ainsi l'utilisation de métaux non nobles comme le cobalt ou le nickel.
 
Après analyse, il s'est avéré que les métaux qui conviennent le mieux comme catalyseurs sont le nickel à l'anode (face combustible) et le cobalt à la cathode (face oxygène). L'utilisation de ces métaux revient à 500 yens environ par véhicule, contre 400.000 à 500.000 yens pour le platine (3 euros contre 2700 euros).

Domaines de présence  Up Page
Sans platine, mais pas sans ruthénium
En janvier 2008, tous les dispositifs technologiques développés pour produire ou utiliser de l'hydrogène renferment des métaux nobles tels que le platine, métaux qui sont à la fois rares et coûteux. Or cet rareté et ce coût élevé représentent de véritables freins au développement économique de la filière hydrogène sur le long terme, même si les chercheurs sont parvenus à réduire considérablement les quantités de ces métaux utilisées dans les électrolyseurs et les piles. D'où les recherches menées dans de nombreux laboratoires dans le monde afin de ne plus avoir recours au platine. La solution ? Elaborer des catalyseurs à base de métaux plus abondants sur la  planète et moins coûteux, du type de ceux utilisés par les organismes naturels (fer, nickel, cobalt, manganèse).
Ainsi, pour la première fois, des chercheurs du Laboratoire de chimie et biologie des métaux (CEA/CNRS/Universite Joseph Fourier) sont parvenus à produire de l'hydrogène à l'aide d'un ensemble moléculaire sans pour autant recourir à un catalyseur à base de métal noble. Utilisant un catalyseur à base de cobalt, ce système supramoléculaire assure à la fois la fonction de photosensibilisateur et de catalyseur. Sous l'effet de la lumière, les électrons fournis par une molécule organique sont utilisés pour libérer l'hydrogène de l'eau au niveau du cobalt, avec une efficacité supérieure aux systèmes comparables renfermant des catalyseurs à base de métaux nobles. Précisons néanmoins que la fonction de photosensibilisateur reste assurée par l'utilisation du ruthénium. Aussi une prochaine étape de ces recherches visera-t-elle à s'en affranchir.

Son interprétation dans l'avenir  Up Page
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