Les piles à combustible ne datent pas d'hier puisque la découverte de leur principe de fonctionnement remonte au début du XIXe siècle. Longtemps oubliées, elles n'ont pourtant été sérieusement développées qu'à partir des années 60, pour alimenter les premiers engins spatiaux.

La situation

Elles suscitent aujourd'hui un nouvel intérêt, ravivé par la prise de conscience sur la nécessité de trouver des moyens de production d'énergie moins polluants, sur les réserves limitées en énergies fossiles (pétrole, gaz naturel, charbon) et les incertitudes liées à leur approvisionnement, sur l'augmentation des besoins énergétiques à l'échelle mondiale et enfin sur l'intérêt d'une production d'électricité décentralisée.

Comment ça marche ?

La pile à combustible n'est pas une source d'énergie, mais un vecteur d'énergie. Il s'agit d'un générateur qui fonctionne comme une pile électrique ordinaire et qui possède une cathode et une anode séparées par un électrolyte, assurant, entre autres, le passage du courant par transfert ionique. Ainsi, par un procédé électrochimique, elle transforme directement l'énergie chimique d'un combustible (méthanol, gaz naturel, biomasse ou autres combustibles fossiles ...) en électricité et en chaleur. Une pile à combustible alimentée en hydrogène et en air ne produit que de l'eau dont on peut parfois observer directement la condensation lorsqu'elle fonctionne à basse température.
L'hydrogène est souvent présenté comme le combustible du futur, et aussi comme le combustible idéal des piles à combustible. Cependant, il n'existe pas à l'état naturel, contrairement au pétrole ou au gaz naturel et son utilisation devra être économiquement viable, ce qui nécessitera beaucoup de temps.

Avantages

• Cette transformation produit beaucoup moins de CO² qu'une combustion traditionnelle.
• Le rendement électrique est nettement supérieur à celui des systèmes conventionnels.
• Le processus ne produit ni vibrations ni bruit.
• Le rendement est compris entre 40 et 65 % et la durée de vie théorique de plus de dix ans.
• la pile à combustible pallie les faiblesses du réseau électrique et de la production centralisée et met en valeur un moyen de production plus délocalisé.
• Le fonctionnement d'une pile à hydrogène est particulièrement propre puisqu'il ne produit que de l'eau et consomme uniquement des gaz.

Inconvénients

• La pile la plus couramment utilisée est la pile à combustible à l'hydrogène, mais sa fabrication est très coûteuse, car tous les dispositifs technologiques développés pour produire ou utiliser l'hydrogène renferment des métaux nobles très chers car rares, comme le platine.
• L'hydrogène n'existe pas à l'état naturel, il faut donc le produire. Or, à l'heure actuelle, il est majoritairement produit à partir de combustibles fossiles (pétrole, gaz, charbon) pour une utilisation principalement industrielle, entrainant une libération de CO².

Le saviez-vous ?

Inaugurée en novembre 2006, Cellia est une pile à combustible qui produit conjointement 200 kW de chaleur et 200 kW d'électricité dans un immeuble de 283 logements parisiens. Cellia possède deux cœurs de pile (un en fonctionnement et un remplaçant) et permet une réduction moyenne de 30 % des émissions de CO2 par rapport à une chaudière classique.
Ce prototype de cogénération produit conjointement de la chaleur et de l'électricité à partir de l'hydrogène issu du méthane du gaz naturel de ville. Il doit couvrir 20 % des besoins de chauffage et d'eau chaude sanitaire de l'immeuble. C'est une première en Europe. Cellia permet une réduction de 20 % des charges locatives pendant la durée de l'essai, jusqu'en 2010.
D'autres modes de production s'inspirent, quant à eux, des réactions chimiques intervenant dans la nature comme la photoélectrolyse. Sous l'effet de la lumière, certains micro-organismes produisent de l'hydrogène à partir de l'eau. Pour reproduire et adapter ces processus, les chercheurs ont donc mis au point des systèmes moléculaires capables de capter l'énergie lumineuse et d'utiliser l'énergie collectée pour libérer l'hydrogène de l'eau.