Hydrogène : Une Alternative Prometteuse pour les Véhicules Lourd
Le recours à l’hydrogène comme source d’énergie alternative s’affirme de plus en plus, notamment pour les véhicules lourds. Contrairement aux combustibles fossiles classiques, les véhicules alimentés à l’hydrogène n’émettent que de la vapeur d’eau, et lorsque l’hydrogène est produit à partir de sources d’énergie renouvelables, cela entraîne des émissions de dioxyde de carbone nulles.
Production et Stockage de l’Hydrogène
À la différence des véhicules électriques qui dépendent du réseau électrique, l’hydrogène peut être produit et stocké durant les heures creuses, lorsque le coût de l’électricité est plus bas. Cette flexibilité dans la production pourrait jouer un rôle clé dans l’adoption généralisée de cette technologie.
Défis des Piles à Hydrogène
Bien que certains véhicules à hydrogène utilisent des piles à combustible pour leur propulsion, ces dernières présentent une durée de vie limitée en raison de la dégradation des composants tels que les électrodes et les membranes. Une étude récente menée par des chercheurs de l’Université de Technologie de Chalmers s’attaque à ce problème crucial.
Une Nouvelle Méthode d’Étude de la Dégradation
Les chercheurs ont mis au point une méthode innovante pour analyser le vieillissement des piles à combustible en suivant la dégradation d’une particule spécifique pendant leur fonctionnement. Grâce à des microscopes électroniques avancés, ils ont pu observer de près la dégradation de l’électrode cathodique dans des zones précises durant l’utilisation. Contrairement aux études antérieures qui se concentraient sur des demi-cellules, cette recherche examine la pile à combustible dans son ensemble dans des conditions réelles d’exploitation.
Résultats et Perspectives
Selon Björn Wickman, professeur associé au Département de Physique de Chalmers, « On pensait auparavant que la performance serait affectée par le démontage de la pile à combustible pour l’étudier, mais il s’est avéré que cette hypothèse était incorrecte, ce qui est surprenant. » Les chercheurs de Chalmers ont réalisé des avancées significatives dans l’exploration de la dégradation des matériaux des piles à combustible à des niveaux nano et microscopiques.
Cette percée permet d’identifier précisément quand et où la dégradation se produit, offrant des informations précieuses pour le développement de piles à combustible plus durables et efficaces. Linnéa Strandberg, doctorante à Chalmers, souligne : « Auparavant, nous ne regardions que comment la pile à combustible avait vieilli après utilisation, mais nous avons maintenant pu examiner la phase intermédiaire. Suivre une particule choisie dans une zone spécifique a permis de mieux comprendre les processus de dégradation. Une meilleure connaissance de ces processus est une étape importante pour concevoir de nouveaux matériaux pour les piles à combustible ou ajuster leur contrôle. »
Importance de la Durée de Vie des Piles à Hydrogène
Le Département de l’Énergie des États-Unis souligne l’importance cruciale d’une durée de vie prolongée des piles à combustible pour assurer la viabilité commerciale des véhicules à hydrogène. Les experts de l’industrie affirment qu’un camion à hydrogène doit fonctionner entre 20 000 et 30 000 heures, un objectif que la technologie actuelle des piles à combustible ne parvient pas encore à atteindre de manière fiable.
Fonctionnement des Piles à Hydrogène
Une pile à hydrogène se compose fondamentalement de trois couches actives, comprenant deux électrodes – l’anode et la cathode – séparées par une membrane conductrice d’ions. Chaque cellule génère environ 1 volt. Les électrodes, enrichies en matériaux catalyseurs, facilitent la réaction électrochimique entre l’hydrogène et l’oxygène, produisant à la fois de l’électricité et de l’eau propre, qui peuvent alimenter les véhicules.
Références
- Linnéa Strandberg, Victor Shokhen, Magnus Skoglundh, Björn Wickman. Corrosion du support en carbone dans les PEMFCs suivie par microscopie électronique en localisation identique. ACS Catalysis, 2024; DOI: 10.1021/acscatal.4c00417
