Quel est le ratio d'efficacité énergétique des piles à hydrogène?

Au lieu de brûler du carburant comme les moteurs conventionnels, les piles à hydrogène fonctionnent selon un processus électrochimique. Pour produire de l'électricité, les atomes d'hydrogène sont ionisés d'un côté d'une membrane électrolytique. Pendant que les protons glissent, les électrons doivent parcourir le long chemin à travers un circuit externe, créant un courant électrique lorsqu'ils se déplacent. Une fois que les électrons atteignent l'autre côté et se couplent avec les protons, l'hydrogène se combine avec l'oxygène de l'air, ce qui donne un peu de chaleur et d'eau comme sous-produits..

Au niveau de base, le processus est assez efficace. Selon le type de pile à hydrogène, le rapport d'efficacité tend à se situer en moyenne à environ 60% de la quantité totale d'énergie libérée par le processus ci-dessus. Cependant, les piles à hydrogène à grande échelle avec du carbonate fondu ou de l'oxyde solide pour leur membrane électrolytique peuvent utiliser à la fois la chaleur et l'électricité produites pour une efficacité accrue, atteignant jusqu'à 85%. Pendant ce temps, les piles à combustible portables comme les membranes d'électrolyte polymère (PEM) utilisées dans les voitures à pile à combustible obtiennent une efficacité de 50 à 60%, selon le département américain de l'énergie..

OK, mais comment cela se compare-t-il à une voiture ordinaire? Incroyablement bien. Aussi cool que cela puisse être de faire fonctionner nos voitures avec ce qui équivaut essentiellement à des explosions contrôlées et à des dinosaures liquides, les moteurs à combustion interne sont tout sauf efficaces. Sans compter le temps passé au ralenti, la perte d'énergie le long de la chaîne cinématique, la traînée d'air et le frottement, la plupart des moteurs à essence perdent environ 62% de leur énergie de carburant juste à cause de la chaleur perdue.

Mais il y a toujours un problème lorsque vous tripotez la thermodynamique et l'efficacité énergétique. Dans le cas de l'hydrogène, c'est un problème de production. L'hydrogène est peut-être l'élément le plus abondant de l'univers, mais à moins que vous n'ayez envie de tomber à la surface du soleil (apportez une boisson fraîche et des chaussures à semelles épaisses!), Vous ne le trouverez nulle part gratuitement. L'hydrogène ici sur Terre est toujours lié à quelque chose, ce qui signifie qu'il doit être extrait, un processus qui coûte cher, prend du temps et prend une énorme quantité d'énergie.

Actuellement, la plus grande partie de notre hydrogène est produite par électrolyse ou en l'enlevant du gaz naturel dans un processus appelé reformage à la vapeur. (Le gaz naturel est également un combustible fossile.) Bien que le reformage à la vapeur soit la méthode la plus courante de production industrielle d'hydrogène, il nécessite beaucoup de chaleur et est extrêmement inefficace. L'hydrogène produit par reformage à la vapeur a en fait moins d'énergie que le gaz naturel avec lequel commence le reformage à la vapeur. De plus, contrairement aux piles à hydrogène, le processus produit de la pollution - il est donc en fait plus économe en énergie simplement d'utiliser les hydrocarbures eux-mêmes comme carburant..

Cependant, il y a de l'espoir. Bien que nous n'ayons toujours pas trouvé de moyen viable d'obtenir de l'hydrogène à bas prix, les choses s'améliorent. Le coût des matériaux diminue et il existe plusieurs moyens potentiellement plus simples de le collecter, comme la valorisation des algues produisant de l'hydrogène et l'utilisation du méthane des décharges. Un avenir alimenté par l'hydrogène peut être en vue, ou c'est au moins une tache à l'horizon.

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Sources

• Suplee, Curt. "Ne pariez pas sur une voiture à hydrogène de sitôt." Washington Post. 17 novembre 2009. (28 juillet 2010). http://www.washingtonpost.com/wpdyn/content/article/2009/11/16/AR2009111602668.html
• Département américain de l'énergie. «Technologies avancées et efficacité énergétique». Guide d'économie de carburant. 2010. (22 juillet 2010). http://www.fueleconomy.gov/feg/atv.shtml
• Département américain de l'énergie. "Défis." Guide d'économie de carburant. 2010. (22 juillet 2010). http://www.fueleconomy.gov/feg/fcv_challenges.shtml
• Département américain de l'énergie. «Véhicules à pile à combustible». Guide d'économie de carburant. 2010. (22 juillet 2010). http://www.fueleconomy.gov/feg/fuelcell.shtml
• Programme d'hydrogène du Département américain de l'énergie. «Hydrogen Fuel Cells». Fiche d'information sur les piles à combustible du DOE. Octobre 2006. (22 juillet 2010). www.hydrogen.energy.gov/pdfs/doe_fuelcell_factsheet.pdf