Une pile à combustible est un dispositif de production d'énergie qui convertit l'énergie chimique d'un combustible en énergie électrique par une réaction d'oxydoréduction impliquant l'oxygène ou d'autres oxydants. Le combustible le plus courant est l'hydrogène, produit par la réaction inverse de l'électrolyse de l'eau en hydrogène et en oxygène.
Contrairement aux fusées, la pile à combustible à hydrogène ne produit pas d'énergie cinétique par la combustion de l'hydrogène et de l'oxygène, mais libère l'énergie libre de Gibbs de l'hydrogène grâce à un catalyseur. Son principe de fonctionnement repose sur la décomposition de l'hydrogène en électrons et en ions hydrogène (protons) par un catalyseur (généralement du platine) situé à l'électrode positive. Les protons atteignent l'électrode négative à travers une membrane échangeuse de protons et réagissent avec l'oxygène pour former de l'eau et de la chaleur. Les électrons ainsi produits circulent de l'électrode positive à l'électrode négative via le circuit externe, générant ainsi de l'énergie électrique. Contrairement aux moteurs à combustion, dont le rendement est limité à environ 40 %, la pile à combustible à hydrogène peut facilement atteindre un rendement supérieur à 60 %.
Il y a quelques années déjà, l'hydrogène était considéré comme la solution idéale pour les véhicules à énergies nouvelles, grâce à ses nombreux avantages : absence de pollution, énergie renouvelable, hydrogénation rapide, grande autonomie, etc. Cependant, si la théorie technique de la pile à combustible à hydrogène est parfaite, son industrialisation accuse un retard considérable. L'un des principaux obstacles à son développement est la maîtrise des coûts, qui englobe non seulement le coût du véhicule lui-même, mais aussi celui de la production et du stockage de l'hydrogène.
Le développement des véhicules à pile à combustible à hydrogène dépend de la mise en place d'une infrastructure dédiée à l'hydrogène, incluant la production, le stockage, le transport et l'hydrogénation. Contrairement aux tramways classiques, qui peuvent être rechargés lentement à domicile ou en entreprise, les véhicules à hydrogène ne peuvent être rechargés qu'aux stations d'hydrogénation, d'où l'urgence de développer ce réseau. Sans un réseau d'hydrogénation complet, le développement de l'industrie des véhicules à hydrogène est impossible.
Date de publication : 2 avril 2021