Comment fonctionnent les piles à combustible

  • Vova Krasen
  • 0
  • 1449
  • 134
Galerie d'images de véhicules à carburant alternatif Les ingénieurs ont remplacé le moteur du GM HydroGen3 par une pile à combustible de la taille d'un four à micro-ondes. Voir plus de photos de véhicules à carburant alternatif.

Vous en avez probablement entendu parler réservoirs de carburant. En 2003, le président Bush a annoncé un programme appelé le Initiative sur l'hydrogène carburant (HFI) lors de son discours sur l'état de l'Union. Cette initiative, soutenue par la législation de la loi sur la politique énergétique de 2005 (EPACT 2005) et de l'Initiative pour les énergies avancées de 2006, vise à développer l'hydrogène, les piles à combustible et les technologies d'infrastructure pour rendre les véhicules à pile à combustible pratiques et rentables d'ici 2020. Le Jusqu'à présent, les États-Unis ont consacré plus d'un milliard de dollars à la recherche et au développement des piles à combustible.

Alors, qu'est-ce qu'une pile à combustible, de toute façon? Pourquoi les gouvernements, les entreprises privées et les établissements universitaires collaborent-ils pour les développer et les produire? Les piles à combustible génèrent de l'énergie électrique de manière silencieuse et efficace, sans pollution. Contrairement aux sources d'énergie qui utilisent des combustibles fossiles, les sous-produits d'une pile à combustible en fonctionnement sont la chaleur et l'eau. Mais comment fait-il cela?

Dans cet article, nous examinerons rapidement chacune des technologies de pile à combustible existantes ou émergentes. Nous détaillerons comment piles à combustible à membrane électrolytique polymère (PEMFC) travaillent et examinent comment les piles à combustible se comparent à d'autres formes de production d'électricité. Nous explorerons également certains des obstacles auxquels les chercheurs sont confrontés pour rendre les piles à combustible pratiques et abordables pour notre utilisation, et nous discuterons des applications potentielles des piles à combustible..

Si vous voulez être technique à ce sujet, une pile à combustible est un dispositif de conversion d'énergie électrochimique. Une pile à combustible convertit l'hydrogène et l'oxygène chimiques en eau, et dans le processus elle produit de l'électricité.

L'autre appareil électrochimique que nous connaissons tous est la batterie. Une batterie a tous ses produits chimiques stockés à l'intérieur, et elle convertit également ces produits chimiques en électricité. Cela signifie qu’une batterie finit par «s’épuiser» et que vous la jetez ou la rechargez.

Avec une pile à combustible, les produits chimiques circulent constamment dans la pile pour qu'elle ne s'éteigne jamais - tant qu'il y a un flux de produits chimiques dans la pile, l'électricité s'écoule hors de la pile. La plupart des piles à combustible utilisées aujourd'hui utilisent l'hydrogène et l'oxygène comme produits chimiques.

Dans la section suivante, nous examinerons les différents types de piles à combustible.

Contenu
  1. Types de piles à combustible
  2. Piles à combustible à membrane échangeuse de polymère
  3. Efficacité des piles à combustible
  4. Efficacité énergétique de l'essence et des batteries
  5. Problèmes de pile à combustible
  6. Pourquoi utiliser des piles à combustible?

La pile à combustible sera en concurrence avec de nombreux autres appareils de conversion d'énergie, y compris la turbine à gaz de la centrale électrique de votre ville, le moteur à essence de votre voiture et la batterie de votre ordinateur portable. Les moteurs à combustion comme la turbine et le moteur à essence brûlent des carburants et utilisent la pression créée par l'expansion des gaz pour effectuer des travaux mécaniques. Les batteries reconvertissent l'énergie chimique en énergie électrique en cas de besoin. Les piles à combustible devraient faire les deux tâches plus efficacement.

Une pile à combustible fournit une tension continue (courant continu) qui peut être utilisée pour alimenter des moteurs, des lumières ou n'importe quel nombre d'appareils électriques.

Il existe plusieurs types de piles à combustible, chacune utilisant une chimie différente. Les piles à combustible sont généralement classées en fonction de leur température de fonctionnement et du type de électrolyte ils utilisent. Certains types de piles à combustible fonctionnent bien pour une utilisation dans des centrales électriques fixes. D'autres peuvent être utiles pour de petites applications portables ou pour alimenter des voitures. Les principaux types de piles à combustible comprennent:

Pile à combustible à membrane échangeuse de polymère (PEMFC)

Le ministère de l'Énergie (DOE) se concentre sur le PEMFC comme le candidat le plus probable pour les applications de transport. Le PEMFC a une densité de puissance élevée et une température de fonctionnement relativement basse (allant de 60 à 80 degrés Celsius ou de 140 à 176 degrés Fahrenheit). La basse température de fonctionnement signifie que la pile à combustible ne tarde pas à se réchauffer et à commencer à produire de l'électricité. Nous examinerons de plus près le PEMFC dans la section suivante.

Pile à combustible à oxyde solide (SOFC)

Ces piles à combustible sont les mieux adaptées aux groupes électrogènes stationnaires à grande échelle qui pourraient fournir de l'électricité aux usines ou aux villes. Ce type de pile à combustible fonctionne à des températures très élevées (entre 700 et 1 000 degrés Celsius). Cette température élevée pose un problème de fiabilité, car certaines parties de la pile à combustible peuvent tomber en panne après des cycles de marche et d'arrêt répétés. Cependant, les piles à combustible à oxyde solide sont très stables lorsqu'elles sont utilisées en continu. En fait, la SOFC a démontré la durée de vie la plus longue de toutes les piles à combustible dans certaines conditions de fonctionnement. La température élevée présente également un avantage: la vapeur produite par la pile à combustible peut être canalisée dans des turbines pour générer plus d'électricité. Ce processus s'appelle cogénération de chaleur et d'électricité (CHP) et il améliore l'efficacité globale du système.

Pile à combustible alcaline (AFC)

Il s'agit de l'une des plus anciennes conceptions de piles à combustible; le programme spatial américain les utilise depuis les années 60. L'AFC est très sensible à la contamination, il nécessite donc de l'hydrogène pur et de l'oxygène. Il est également très coûteux, il est donc peu probable que ce type de pile à combustible soit commercialisé.

Pile à combustible au carbonate fondu (MCFC)

À l'instar de la SOFC, ces piles à combustible sont également les mieux adaptées aux grands groupes électrogènes stationnaires. Ils fonctionnent à 600 degrés Celsius, ce qui leur permet de générer de la vapeur qui peut être utilisée pour générer plus d'énergie. Elles ont une température de fonctionnement plus basse que les piles à combustible à oxyde solide, ce qui signifie qu'elles n'ont pas besoin de ces matériaux exotiques. Cela rend la conception un peu moins chère.

Pile à combustible à acide phosphorique (PAFC)

La pile à combustible à acide phosphorique peut être utilisée dans les petits systèmes stationnaires de production d'électricité. Il fonctionne à une température plus élevée que les piles à combustible à membrane échangeuse de polymère, de sorte qu'il a un temps de préchauffage plus long. Cela le rend impropre à une utilisation dans les voitures.

Pile à combustible au méthanol direct (DMFC)

Les piles à combustible au méthanol sont comparables à une PEMFC en ce qui concerne la température de fonctionnement, mais ne sont pas aussi efficaces. En outre, le DMFC nécessite une quantité relativement importante de platine pour agir comme catalyseur, ce qui rend ces piles à combustible coûteuses..

Dans la section suivante, nous examinerons de plus près le type de pile à combustible que le DOE prévoit d'utiliser pour alimenter les futurs véhicules - le PEMFC.

L'invention de la pile à combustible

Sir William Grove a inventé la première pile à combustible en 1839. Grove savait que l'eau pouvait être divisée en hydrogène et oxygène en envoyant un courant électrique à travers elle (un processus appelé électrolyse). Il a émis l'hypothèse qu'en inversant la procédure, vous pourriez produire de l'électricité et de l'eau. Il a créé une pile à combustible primitive et l'a appelé un batterie voltaïque à gaz. Après avoir expérimenté sa nouvelle invention, Grove a prouvé son hypothèse. Cinquante ans plus tard, les scientifiques Ludwig Mond et Charles Langer ont inventé le terme pile à combustible tout en essayant de construire un modèle pratique pour produire de l'électricité.

Figure 1. Les éléments d'une pile à combustible PEM-

le pile à combustible à membrane échangeuse de polymère (PEMFC) est l'une des technologies de pile à combustible les plus prometteuses. Ce type de pile à combustible finira probablement par alimenter les voitures, les bus et peut-être même votre maison. Le PEMFC utilise l'une des réactions les plus simples de toutes les piles à combustible. Tout d'abord, jetons un coup d'œil à ce que contient une pile à combustible PEM:

Dans Figure 1 vous pouvez voir qu'il y a quatre éléments de base d'un PEMFC:

  • le anode, le poste négatif de la pile à combustible, a plusieurs emplois. Il conduit les électrons qui sont libérés des molécules d'hydrogène afin qu'ils puissent être utilisés dans un circuit externe. Il contient des canaux gravés qui dispersent l'hydrogène gazeux de manière égale sur la surface du catalyseur.
  • le cathode, la borne positive de la pile à combustible comporte des canaux gravés qui distribuent l'oxygène à la surface du catalyseur. Il ramène également les électrons du circuit externe au catalyseur, où ils peuvent se recombiner avec les ions hydrogène et l'oxygène pour former de l'eau..
  • le électrolyte est le membrane échangeuse de protons. Ce matériau spécialement traité, qui ressemble à une pellicule de plastique de cuisine ordinaire, ne conduit que des ions chargés positivement. La membrane bloque les électrons. Pour un PEMFC, la membrane doit être hydratée pour fonctionner et rester stable.
  • le catalyseur est un matériau spécial qui facilite la réaction de l'oxygène et de l'hydrogène. Il est généralement constitué de nanoparticules de platine très finement enduites sur du papier carbone ou du tissu. Le catalyseur est rugueux et poreux de sorte que la surface maximale du platine peut être exposée à l'hydrogène ou à l'oxygène. La face revêtue de platine du catalyseur fait face au PEM.

Ce contenu n'est pas compatible sur cet appareil.

Figure 2. Animation d'une pile à combustible en état de marche

-Figure 2 montre l'hydrogène gazeux sous pression (H2) entrant dans la pile à combustible côté anode. Ce gaz est forcé à travers le catalyseur par la pression. Quand un H2 la molécule entre en contact avec le platine sur le catalyseur, elle se divise en deux H+ ions et deux électrons (e-). Les électrons sont conduits à travers l'anode, où ils se frayent un chemin à travers le circuit externe (effectuant un travail utile comme faire tourner un moteur) et retournent du côté cathode de la pile à combustible.

Pendant ce temps, du côté cathode de la pile à combustible, l'oxygène gazeux (O2) est forcé à travers le catalyseur, où il forme deux atomes d'oxygène. Chacun de ces atomes a une forte charge négative. Cette charge négative attire les deux H+ ions à travers la membrane, où ils se combinent avec un atome d'oxygène et deux des électrons du circuit externe pour former une molécule d'eau (H2O).

Cette réaction dans une seule pile à combustible ne produit qu'environ 0,7 volts. Pour obtenir cette tension à un niveau raisonnable, de nombreuses piles à combustible séparées doivent être combinées pour former un pile à combustible. Plaques bipolaires sont utilisés pour connecter une pile à combustible à une autre et sont soumis aux deux oxydant et réduire conditions et potentiels. Un gros problème avec les plaques bipolaires est la stabilité. Les plaques bipolaires métalliques peuvent se corroder et les sous-produits de la corrosion (ions fer et chrome) peuvent diminuer l'efficacité des membranes et des électrodes des piles à combustible. Utilisation de piles à combustible à basse température métaux légers, graphite et composites carbone / thermodurcissables (thermodurcissable est une sorte de plastique qui reste rigide même lorsqu'il est soumis à des températures élevées) comme matériau de plaque bipolaire.

Dans la section suivante, nous verrons à quel point les véhicules à pile à combustible peuvent être efficaces.

Chimie d'une pile à combustible Photo du véhicule concept FCX de Honda Copyright 2007, avec la permission d'AutoMotoPortal.com

La réduction de la pollution est l'un des principaux objectifs de la pile à combustible. En comparant une voiture à pile à combustible à une voiture à moteur à essence et une voiture à batterie, vous pouvez voir comment les piles à combustible pourraient améliorer l'efficacité des voitures aujourd'hui..

Étant donné que les trois types de voitures ont beaucoup des mêmes composants (pneus, transmissions, etc.), nous ignorerons cette partie de la voiture et comparerons les rendements jusqu'au point où la puissance mécanique est générée. Commençons par la voiture à pile à combustible. (Tous ces gains d'efficacité sont des approximations, mais ils devraient être suffisamment proches pour permettre une comparaison approximative.)

Si la pile à combustible est alimentée à l'hydrogène pur, elle a le potentiel d'être efficace jusqu'à 80%. Autrement dit, il convertit 80% du contenu énergétique de l'hydrogène en énergie électrique. Cependant, nous devons encore convertir l'énergie électrique en travail mécanique. Ceci est accompli par le moteur électrique et l'onduleur. Un chiffre raisonnable pour l'efficacité du moteur / variateur est d'environ 80%. Nous avons donc une efficacité de 80% dans la production d'électricité et une efficacité de 80% la convertissant en énergie mécanique. Cela donne une efficacité globale d'environ 64 pour cent. Le véhicule concept FCX de Honda aurait une efficacité énergétique de 60%.

Si la source de carburant n'est pas de l'hydrogène pur, le véhicule aura également besoin d'un reformeur. Un reformeur transforme les carburants hydrocarbonés ou alcoolisés en hydrogène. Ils génèrent de la chaleur et produisent d'autres gaz en plus de l'hydrogène. Ils utilisent divers appareils pour essayer de nettoyer l'hydrogène, mais même ainsi, l'hydrogène qui en sort n'est pas pur, ce qui réduit l'efficacité de la pile à combustible. Parce que les reformeurs ont un impact sur l'efficacité des piles à combustible, les recherches du DOE ont décidé de se concentrer sur les véhicules à pile à combustible à hydrogène pur, malgré les défis associés à la production et au stockage d'hydrogène..

Ensuite, nous en apprendrons davantage sur l'efficacité des voitures à essence et à batterie.

Hydrogène

L'hydrogène est l'élément le plus commun dans l'univers. Cependant, l'hydrogène n'existe pas naturellement sur Terre sous sa forme élémentaire. Les ingénieurs et les scientifiques doivent produire de l'hydrogène pur à partir de composés d'hydrogène, y compris des combustibles fossiles ou de l'eau. Afin d'extraire l'hydrogène de ces composés, vous devez exercer de l'énergie. L'énergie nécessaire peut se présenter sous forme de chaleur, d'électricité ou même de lumière.

Photo © 2007, avec la permission d'Airstream Ford's Airstream Concept

L'efficacité d'une voiture à essence est étonnamment faible. Toute la chaleur qui sort comme échappement ou entre dans le radiateur est de l'énergie gaspillée. Le moteur utilise également beaucoup d'énergie pour faire tourner les différentes pompes, ventilateurs et générateurs qui le maintiennent en marche. Ainsi, l'efficacité globale d'un moteur à essence automobile est d'environ 20 pour cent. Autrement dit, seulement environ 20% de la teneur en énergie thermique de l'essence est convertie en travail mécanique.

Une voiture électrique alimentée par batterie a un rendement assez élevé. La batterie est efficace à environ 90% (la plupart des batteries génèrent de la chaleur ou nécessitent un chauffage), et le moteur électrique / onduleur est efficace à environ 80%. Cela donne une efficacité globale d'environ 72 pour cent.

Mais ce n’est pas toute l’histoire. L'électricité utilisée pour alimenter la voiture devait être produite quelque part. S'il était produit dans une centrale électrique utilisant un processus de combustion (plutôt que nucléaire, hydroélectrique, solaire ou éolien), alors seulement environ 40 pour cent du combustible requis par la centrale était converti en électricité. Le processus de charge de la voiture nécessite la conversion du courant alternatif (CA) en courant continu (CC). Ce processus a une efficacité d'environ 90%.

Donc, si nous regardons l'ensemble du cycle, l'efficacité d'une voiture électrique est de 72% pour la voiture, 40% pour la centrale électrique et 90% pour la recharge de la voiture. Cela donne une efficacité globale de 26 pour cent. L'efficacité globale varie considérablement en fonction du type de centrale électrique utilisé. Si l'électricité pour la voiture est produite par une centrale hydroélectrique par exemple, alors elle est fondamentalement gratuite (nous n'avons pas brûlé de carburant pour la produire), et l'efficacité de la voiture électrique est d'environ 65 pour cent.

Les scientifiques recherchent et affinent des conceptions pour continuer à améliorer l'efficacité des piles à combustible. Une approche consiste à combiner des véhicules à pile à combustible et des véhicules à batterie. Ford Motors et Airstream développent un véhicule concept propulsé par un groupe motopropulseur hybride appelé le HySeries Drive. Ford affirme que le véhicule a une économie de carburant comparable à 41 miles par gallon. Le véhicule utilise une batterie au lithium pour alimenter la voiture, tandis que la pile à combustible recharge la batterie.

Les véhicules à pile à combustible sont potentiellement aussi efficaces qu'une voiture à batterie qui repose sur une centrale électrique sans carburant. Mais atteindre ce potentiel d'une manière pratique et abordable pourrait être difficile. Dans la section suivante, nous examinerons certains des défis de faire d'un système énergétique à pile à combustible une réalité.

Catalyseurs d'or

La science à l'échelle nanométrique peut fournir aux développeurs de piles à combustible des réponses très recherchées. Par exemple, l'or est généralement un métal non réactif. Cependant, lorsqu'elles sont réduites à une taille nanométrique, les particules d'or peuvent être un catalyseur aussi efficace que le platine.

Les piles à combustible pourraient être la réponse à nos problèmes d'alimentation, mais les premiers scientifiques devront résoudre quelques problèmes majeurs:

Coût

Le principal problème associé aux piles à combustible est leur coût. De nombreux composants d'une pile à combustible sont coûteux. Pour les systèmes PEMFC, les membranes échangeuses de protons, les catalyseurs de métaux précieux (généralement du platine), les couches de diffusion de gaz et les plaques bipolaires représentent 70% du coût d'un système [Source: Basic Research Needs for a Hydrogen Economy]. Pour être compétitifs (par rapport aux véhicules à essence), les systèmes à pile à combustible doivent coûter 35 $ le kilowatt. Actuellement, le prix de production projeté pour les gros volumes est de 73 $ le kilowatt [Source: Garland]. En particulier, les chercheurs doivent soit diminuer la quantité de platine nécessaire pour agir comme catalyseur, soit trouver une alternative.

Durabilité

Les chercheurs doivent développer des membranes PEMFC qui sont durables et peuvent fonctionner à des températures supérieures à 100 degrés Celsius tout en fonctionnant à des températures ambiantes inférieures à zéro. Une cible de température de 100 degrés Celsius est nécessaire pour qu'une pile à combustible ait une tolérance plus élevée aux impuretés dans le carburant. Comme vous démarrez et arrêtez une voiture relativement fréquemment, il est important que la membrane reste stable dans des conditions de cyclisme. Actuellement, les membranes ont tendance à se dégrader pendant que les piles à combustible fonctionnent et s'éteignent, en particulier lorsque les températures de fonctionnement augmentent..

L'hydratation

Parce que les membranes PEMFC doivent être hydratées pour transférer les protons d'hydrogène, les recherches doivent trouver un moyen de développer des systèmes de piles à combustible capables de continuer à fonctionner dans des températures inférieures à zéro, des environnements à faible humidité et des températures de fonctionnement élevées. À environ 80 degrés Celsius, l'hydratation est perdue sans système d'hydratation à haute pression.

Le SOFC a un problème lié à la durabilité. Les systèmes à oxyde solide ont des problèmes de corrosion des matériaux. L'intégrité des phoques est également une préoccupation majeure. L'objectif de coût pour les SOFC est moins restrictif que pour les systèmes PEMFC à 400 $ le kilowatt, mais il n'y a pas de moyen évident d'atteindre cet objectif en raison des coûts élevés des matériaux. La durabilité SOFC souffre après que la cellule chauffe à plusieurs reprises jusqu'à la température de fonctionnement, puis se refroidit à température ambiante.

Livraison

Le plan technique du ministère de l'Énergie pour les piles à combustible indique que les technologies de compresseur d'air actuellement disponibles ne sont pas adaptées à l'utilisation des véhicules, ce qui rend la conception d'un système d'alimentation en hydrogène problématique.

Infrastructure

Pour que les véhicules PEMFC deviennent une alternative viable pour les consommateurs, il faut une infrastructure de production et de livraison d'hydrogène. Cette infrastructure peut inclure des pipelines, des transports routiers, des stations de ravitaillement en carburant et des usines de production d'hydrogène. Le DOE espère que le développement d'un modèle de véhicule commercialisable stimulera le développement d'une infrastructure pour le soutenir.

Stockage et autres considérations

Trois cents miles est un practice conventionnel (la distance que vous pouvez parcourir dans une voiture avec un réservoir plein d'essence). Afin de créer un résultat comparable avec un véhicule à pile à combustible, les chercheurs doivent surmonter les considérations de stockage d'hydrogène, le poids et le volume du véhicule, le coût et la sécurité..

Bien que les systèmes PEMFC soient devenus plus légers et plus petits à mesure que des améliorations sont apportées, ils sont toujours trop grands et trop lourds pour être utilisés dans des véhicules standard..

Il existe également des problèmes de sécurité liés à l'utilisation des piles à combustible. Les législateurs devront créer de nouveaux processus que les premiers intervenants devront suivre lorsqu'ils doivent gérer un incident impliquant un véhicule à pile à combustible ou un générateur. Les ingénieurs devront concevoir des systèmes de distribution d'hydrogène sûrs et fiables.

Les chercheurs font face à des défis considérables. Dans la section suivante, nous explorerons pourquoi les États-Unis et d'autres pays investissent dans la recherche pour surmonter ces obstacles..

Membranes à base aromatique

Une alternative aux membranes actuelles d'acide perfluorosulfonique sont les membranes à base d'aromatiques. Aromatique dans ce cas ne fait pas référence au parfum agréable de la membrane - il se réfère en fait à des cycles aromatiques comme le benzène, la pyridine ou l'indole. Ces membranes sont plus stables à des températures plus élevées, mais nécessitent toujours une hydratation. De plus, les membranes à base d'aromatiques gonflent lorsqu'elles perdent leur hydratation, ce qui peut affecter l'efficacité de la pile à combustible.

Pourquoi le gouvernement américain travaille-t-il avec des universités, des organisations publiques et des entreprises privées pour surmonter tous les défis de faire des piles à combustible une source d'énergie pratique? Plus d'un milliard de dollars a été dépensé en recherche et développement sur les piles à combustible. Une infrastructure à hydrogène coûtera beaucoup plus cher à construire et à entretenir (certaines estimations dépassent 500 milliards de dollars). Pourquoi le président pense-t-il que les piles à combustible valent l'investissement?

Les principales raisons ont tout à voir avec le pétrole. L'Amérique doit importer 55 pour cent de son pétrole. D'ici 2025, ce chiffre devrait atteindre 68%. Les deux tiers du pétrole que les Américains utilisent quotidiennement sont destinés au transport. Même si chaque véhicule dans la rue était une voiture hybride, d'ici 2025, nous aurions encore besoin d'utiliser la même quantité d'huile que nous le faisons actuellement [Source: Fuel Cells 2000]. En fait, l'Amérique consomme un quart de tout le pétrole produit dans le monde, même si seulement 4,6% de la population mondiale vit ici [Source: National Security Consquences of U.S. Oil Dependency].

Les experts s'attendent à ce que les prix du pétrole continuent d'augmenter au cours des prochaines décennies alors que davantage de sources à bas prix s'épuisent. Les compagnies pétrolières devront rechercher dans des environnements de plus en plus difficiles les gisements de pétrole, ce qui entraînera une hausse des prix du pétrole.

Les préoccupations vont bien au-delà de la sécurité économique. Le Council on Foreign Relations a publié un rapport en 2006 intitulé «Conséquences pour la sécurité nationale de la dépendance pétrolière américaine». Un groupe de travail a détaillé de nombreuses préoccupations sur la façon dont la dépendance croissante de l'Amérique au pétrole compromet la sécurité de la nation. Une grande partie du rapport s'est concentrée sur les relations politiques entre les nations qui demandent du pétrole et les nations qui le fournissent. Beaucoup de ces pays riches en pétrole se trouvent dans des zones d'instabilité politique ou d'hostilité. D'autres pays violent les droits de l'homme ou même soutiennent des politiques comme le génocide. Il est dans l'intérêt supérieur des États-Unis et du monde d'envisager des alternatives au pétrole afin d'éviter de financer de telles politiques..

L'utilisation du pétrole et d'autres combustibles fossiles pour l'énergie produit de la pollution. Les problèmes de pollution ont beaucoup fait l'actualité récemment - du film "Une vérité qui dérange" à l'annonce que le changement climatique et le réchauffement planétaire seraient pris en compte dans les ajustements futurs de l'horloge de la fin du monde. Il est dans l'intérêt de tous de trouver une alternative à la combustion de combustibles fossiles pour l'énergie.

Les technologies des piles à combustible sont une alternative intéressante à la dépendance au pétrole. Les piles à combustible ne dégagent aucune pollution et produisent en fait de l'eau pure comme sous-produit. Bien que les ingénieurs se concentrent sur la production d'hydrogène à partir de sources telles que le gaz naturel à court terme, l'Initiative sur l'hydrogène prévoit d'étudier à l'avenir des moyens renouvelables et respectueux de l'environnement de produire de l'hydrogène. Parce que vous pouvez produire de l'hydrogène à partir de l'eau, les États-Unis pourraient de plus en plus compter sur des sources domestiques pour la production d'énergie.

D'autres pays explorent également les applications des piles à combustible. La dépendance au pétrole et le réchauffement climatique sont des problèmes internationaux. Plusieurs pays s'associent pour faire progresser les efforts de recherche et développement dans les technologies des piles à combustible. Un partenariat est le Partenariat international pour l'économie de l'hydrogène.

Il est clair que les scientifiques et les fabricants ont beaucoup de travail à faire avant que les piles à combustible ne deviennent une alternative pratique aux méthodes de production d'énergie actuelles. Pourtant, avec le soutien et la coopération du monde entier, l'objectif d'un système énergétique viable basé sur des piles à combustible pourrait être une réalité dans quelques décennies..

-

Une pile à combustible qui fonctionne aux déchets

Les ingénieurs en environnement de la Pennsylvania State University ont développé une pile à combustible fonctionnant aux eaux usées. La cellule utilise des microbes pour décomposer la matière organique. La matière à son tour libère de l'hydrogène et des électrons. La pile à combustible peut décomposer environ 80% de la matière organique des eaux usées et, comme les PEMFC, la production est de la chaleur et de l'eau pure. L'énergie générée par la pile à combustible pourrait aider à alimenter un système de pompe de station de traitement d'eau.

Partenariat international pour l'économie de l'hydrogène
  • Australie
  • Brésil
  • Canada
  • Chine
  • Commission européenne
  • France
  • Allemagne
  • Inde
  • Italie
  • Japon
  • Corée
  • Nouvelle-Zélande
  • Norvège
  • Fédération Russe
  • Islande
  • Royaume-Uni
  • États Unis

Articles Liés

  • Quiz Corner: Quiz sur les piles à combustible
  • Comment fonctionne l'économie de l'hydrogène
  • Comment fonctionnent les voitures hybrides
  • Comment fonctionnent les processeurs de carburant
  • Comment fonctionnent les cellules solaires
  • Comment fonctionnent les moteurs de voiture
  • Comment fonctionnera la propulsion par fusion
  • Comment fonctionneront les voitures à air comprimé
  • Quelles sont les différentes façons de stocker de l'énergie en plus d'utiliser des piles rechargeables?

Plus de liens intéressants

  • Bureau des sciences fondamentales de l'énergie
  • Piles à combustible 2000
  • Le programme Hydrogène du ministère de l'Énergie
  • Efficacité énergétique et énergies renouvelables
  • Les bases de la pile à combustible du Smithsonian

Sources

  • «Besoins de recherche de base pour l'économie de l'hydrogène». Office of Science, Department of Energy.http: //www.sc.doe.gov/bes/hydrogen.pdf
  • Deutch, John et coll. «Conséquences pour la sécurité nationale de la dépendance pétrolière des États-Unis». Rapport du groupe de travail indépendant n ° 58. http://www.cfr.org/content/publications/attachments/EnergyTFR.pdf
  • Garland, Nancy. «Aperçu du sous-programme Piles à combustible». Département américain de l'énergie. 19 décembre 2008. (19 mars 2009) http://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/progress08/v_0_fuel_cells_overview.pdf 
  • Goho, Alexandra. "Micropower Heats Up: la pile à combustible au propane a beaucoup de punch." Encyclopédie McGraw-Hill de la science et de la technologie.
  • Goho, Alexandra. "Traitement spécial: la pile à combustible tire son énergie des déchets." Encyclopédie McGraw-Hill de la science et de la technologie.
  • «Plan de posture d'hydrogène». Département de l'énergie des États-Unis. http://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells /pdfs/hydrogen_posture_plan.pdf
  • Rose, Robert. "Questions et réponses sur l'hydrogène et les piles à combustible." Institut des technologies de pointe. Http://www.fuelcells.org
  • Témoignage de David Garman, sous-secrétaire à l'énergie. Comité de l'énergie et des ressources nationales, Sénat des États-Unis. http://www1.eere.energy.gov/office_eere/ congressional_test_071706_senate.html
  • Programme d'hydrogène du département américain de l'énergie http://www.hydrogen.energy.gov



Personne n'a encore commenté ce post.

Les articles les plus intéressants sur les secrets et les découvertes. Beaucoup utiles sur tout
Articles sur la science, la technologie, la santé, la culture. Expliquer des milliers de sujets pour savoir comment tout fonctionne