24 - LES PILES À COMBUSTIBLE
515
Le tableau I détaille les divers types de piles couramment développées.
Les concepteurs de toutes ces piles s’arrangent généralement pour les faire fonctionner autour d’un point qui correspond à un rendement brut de l’ordre de 50 à 55%.
On a vu précédemment que le rendement d’une pile dépend essentiellement du
choix de son point de fonctionnement et est – de ce fait – ajustable ; il n’y a donc
aucun sens à classer – comme il se fait parfois – les différents types de pile selon
leur rendement.
Entre ces divers types, un utilisateur potentiel fera un choix selon les paramètres
qui lui sont imposés par son cahier des charges, comme :
La température de fonctionnement
Ce choix a des conséquences sur le temps de démarrage et sur le souhait ou
non de valoriser la chaleur produite. C’est ainsi qu’on choisit la PEMFC pour les
véhicules automobiles légers ou les applications portables, la basse température
permettant un démarrage rapide. Et c’est ainsi qu’on pourra choisir la SOFC si on
veut profiter au mieux de l’énergie résiduelle, contenue dans ses rejets gazeux à
haute température, pour alimenter un cycle thermodynamique aval et ainsi valoriser cette enthalpie disponible.
Tableau I - Les différents types de piles à combustible
Type de pile 4
Electrolyte
T [°C]
Domaine d’utilisation
Alcaline (AFC)
potasse (liquide)
80
espace, transports
gamme : 1-100 kW
Acide polymère
(PEMFC)
polymère (solide)
60-120
portable, transports, stationnaire
gamme : 10 mW - 250 kW
Acide phosphorique
(PAFC)
acide phosphorique
(liquide)
200
stationnaire
gamme : 200 kW - 10 MW
Carbonate fondu
(MCFC)
sels fondus
(liquide)
650
stationnaire
gamme : 200 kW - 10 MW
Oxyde solide (SOFC) céramique (solide)
700-1000
stationnaire, transports
gamme : 1 kW - 1 MW
La durée de vie
Les piles « tout solide » (PEMFC et SOFC) peuvent prétendre à des durées de vie
sensiblement supérieures à celles qui exigent la manipulation et le transfert d’un
électrolyte liquide, lequel est de surcroît à l’origine de phénomènes de corrosion
4 AFC : Alkaline Fuel Cell ; PEMFC : Proton Exchange Membrane Fuel Cell ; PAFC : Phosphoric Acid
Fuel Cell ; MCFC : Molten Carbonate Fuel Cell ; SOFC : Solid Oxide Fuel Cell. A noter que la DMFC
(Direct Methanol Fuel Cell) est une variante de la PEMFC.
515
Le tableau I détaille les divers types de piles couramment développées.
Les concepteurs de toutes ces piles s’arrangent généralement pour les faire fonctionner autour d’un point qui correspond à un rendement brut de l’ordre de 50 à 55%.
On a vu précédemment que le rendement d’une pile dépend essentiellement du
choix de son point de fonctionnement et est – de ce fait – ajustable ; il n’y a donc
aucun sens à classer – comme il se fait parfois – les différents types de pile selon
leur rendement.
Entre ces divers types, un utilisateur potentiel fera un choix selon les paramètres
qui lui sont imposés par son cahier des charges, comme :
La température de fonctionnement
Ce choix a des conséquences sur le temps de démarrage et sur le souhait ou
non de valoriser la chaleur produite. C’est ainsi qu’on choisit la PEMFC pour les
véhicules automobiles légers ou les applications portables, la basse température
permettant un démarrage rapide. Et c’est ainsi qu’on pourra choisir la SOFC si on
veut profiter au mieux de l’énergie résiduelle, contenue dans ses rejets gazeux à
haute température, pour alimenter un cycle thermodynamique aval et ainsi valoriser cette enthalpie disponible.
Tableau I - Les différents types de piles à combustible
Type de pile 4
Electrolyte
T [°C]
Domaine d’utilisation
Alcaline (AFC)
potasse (liquide)
80
espace, transports
gamme : 1-100 kW
Acide polymère
(PEMFC)
polymère (solide)
60-120
portable, transports, stationnaire
gamme : 10 mW - 250 kW
Acide phosphorique
(PAFC)
acide phosphorique
(liquide)
200
stationnaire
gamme : 200 kW - 10 MW
Carbonate fondu
(MCFC)
sels fondus
(liquide)
650
stationnaire
gamme : 200 kW - 10 MW
Oxyde solide (SOFC) céramique (solide)
700-1000
stationnaire, transports
gamme : 1 kW - 1 MW
La durée de vie
Les piles « tout solide » (PEMFC et SOFC) peuvent prétendre à des durées de vie
sensiblement supérieures à celles qui exigent la manipulation et le transfert d’un
électrolyte liquide, lequel est de surcroît à l’origine de phénomènes de corrosion
4 AFC : Alkaline Fuel Cell ; PEMFC : Proton Exchange Membrane Fuel Cell ; PAFC : Phosphoric Acid
Fuel Cell ; MCFC : Molten Carbonate Fuel Cell ; SOFC : Solid Oxide Fuel Cell. A noter que la DMFC
(Direct Methanol Fuel Cell) est une variante de la PEMFC.