Pile à combustible

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PAC, comment ça marche ?

Une pile à combustible (PAC) permet de transformer l’hydrogène en électricité pour alimenter le moteur électrique d’une voiture, d’un autocar ou d’un camion.

Une pile à combustible se constitue de trois éléments :

  • une anode oxydante (émettrice d’électrons) ;
  • une cathode réductrice (collectrice d’électrons) ;
  • et entre ces deux électrodes, un électrolyte.

L’alimentation de la pile se fait par injection continue d’hydrogène à l’anode et d’oxygène à la cathode. L’anode oxyde l’hydrogène, puis libère des électrons. Le matériau conducteur de l’électrolyte permet de maîtriser la circulation des électrons en les obligeant à passer par le circuit extérieur de la pile, générant un courant électrique continu. Ce processus est appelé « oxydation ». De son côté, l’oxygène présent dans la cathode va réagir au contact des électrons, produisant de la chaleur et de l’eau. Ce processus est appelé « réduction ». Tant qu’elle est approvisionnée, la pile fonctionne en continu.

Brève histoire de la pile à combustible

Comment la pile à combustible est-elle devenue en près de deux siècles une source incontournable de production d’électricité ? Cette maturité technologique fut atteinte progressivement, grâce aux progrès réalisés dans de nombreux domaines (matériaux, chimie, microfluidique, électronique de puissance).

  • 1838 – Christian Schönbein réalise qu’il est possible d’inverser le principe de l’électrolyse. On peut produire un courant électrique en combinant de l’oxygène et de l’hydrogène.
  • 1839 – Sir William Grove fabrique la première pile à hydrogène. Il s’agit d’une cellule avec des électrodes de platine poreux et de l’acide sulfurique comme électrolyte.
  • 1932 – Francis T. Bacon remplace les électrodes de platines et l’acide sulfurique des piles à combustibles d’alors par du nickel et un électrolyte alcalin.
  • 1959 – Francis T. Bacon perfectionne son procédé pour développer le premier prototype industriel d’une puissance de 5 kW, la Bacon Cell.
  • 1965 – La consécration survient quand les astronautes des capsules Gemini consomment l’eau produite par les générateurs électriques de leur vaisseau.
  • 1966 – GM développe l’Electrovan, premier véhicule roulant fonctionnant avec une pile à hydrogène. Son autonomie approche les 200 km et sa vitesse maxi dépasse les 100 km/h, mais l’espace arrière est entièrement condamné !
  • 2015 – Toyota lance la première voiture de grande série à hydrogène dans le monde. Trois minutes suffisent pour faire un plein de la Mirai.
  • 2024 – GCK Motorsport aligne son e-blast H2 au départ Rallye Dakar. C’est la première participation d’un véhicule de course hydrogène sur une grande compétition internationale.

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