Piles à combustible carbone solide : vers un rendement de 100% ?

D'après le Pr John Irvine, l'avantage du carbone par rapport à l'hydrogène (combustible " classique " des piles à combustible) est que son énergie spécifique volumique est plus élevée (4,88 kWh/Nm3 contre 298 kWh/Nm3). Ceci signifie qu'un volume plus petit de combustible est suffisant, permettant de développer des piles à combustible plus compactes.

Le prototype automobile Necar4 fonctionnant avec une pile à combustible

De plus, les combustibles classiques des piles à combustible, le méthane et l'hydrogène, sont continuellement dilués à mesure qu'ils sont consommés et les piles doivent être alimentées en continu: la production d'électricité devient faible alors que tout le combustible n'a pas été utilisé. Le carbone solide devrait pouvoir produire de l'électricité jusqu'à sa consommation complète. Son rendement théorique est ainsi de 100% alors que celui des piles à méthane et à hydrogène est respectivement de 69 et 90% (le rendement maximum théorique d'une centrale thermique est de 40%). Cependant, le plus gros problème du carbone solide est que sa surface de contact est très faible par rapport à l'hydrogène gazeux.

Cette technologie de production directe d'électricité avec du carbone a été initiée à la fin du XIXe siècle avec le concept de batterie au charbon. Cependant, ce concept n'a été revisité que récemment aux Etats-Unis et au Royaume-Uni. Les nouvelles recherches devraient combiner les méthodes utilisées pour les Solid Oxyd Fuel Cell (SOFC, pile à oxyde solide) et les Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC, piles à carbonates fondus), toutes deux dites à haute température (600-1000 °C) avec des applications pour la cogénération et production centralisée d'électricité. Les chercheurs veulent utiliser un électrolyte MCFC entre le carbone et la membrane ; l'ensemble sera à haute température afin de permettre la mobilité des ions et ainsi la production d'électricité. Le Pr Irvine espère qu'un prototype opérationnel sera prêt début 2007.

Source : Extrait du BE Royaume-Uni N°64 du 2/03/2006