EnergieUne pile à combustible à haut rendementPour fournir de l'énergie aux habitats isolés, Sulzer a mis au point une pile munie de parois en céramique dans laquelle la réaction s'auto-entretient. Les 50kilowatts devraient être atteints en 1997.
Publié le | L'Usine Nouvelle n° 2478Energie
Une pile à combustible à haut rendement
Pour fournir de l'énergie aux habitats isolés, Sulzer a mis au point une pile munie de parois en céramique dans laquelle la réaction s'auto-entretient. Les 50kilowatts devraient être atteints en 1997.
La pile à combustible, c'est un peu l'Arlésienne des chercheurs. Ils en parlent beaucoup, mais peu de réalisations concrètes ont vu le jour. Pourtant, la division recherche du géant suisse Sulzer, Innotec, poursuit activement des travaux dans ce domaine. "Notre objectif est de fabriquer des piles à combustible dont les puissances s'échelonneront entre 1kW et 200kW, qui seront destinées à fournir de l'électricité et de la chaleur aux habitats reculés", explique Emad Batawi, ingénieur en génie des matériaux chez Innotec. La contrainte de réduction de poids n'ayant rien de prioritaire, à l'inverse des travaux de recherche concernant les piles à combustible pour l'espace ou l'automobile, les ingénieurs de Sulzer ont eu plus de liberté pour mettre au point une conception originale. Si le principe de base n'est pas nouveau, puisque ABB l'a déjà testé, son architecture lui procure un avantage particulier. Les éléments céramiques au sein desquels se déroule la réaction sont enfermés dans une double enveloppe en céramique réfractaire qui conserve la chaleur. Et l'air qui alimente la réaction se réchauffe au fur et à mesure qu'il circule entre les parois en céramique. Résultat, une fois les éléments mis en température à l'aide de résistances électriques, la réaction s'auto-entretient. L'autre originalité concerne la nature de chacun des éléments. Ceux-ci sont composés d'une membrane d'oxyde de zirconium de 100 à 150microns d'épaisseur, qui constitue l'électrolyte, recouverte de chaque côté d'une fine couche de céramique poreuse chargée de minuscules particules métalliques qui la rendent conductrice. "Le diamètre maximal de chacune des membranes pourra atteindre une trentaine de centimètres", affirme Emad Batawi. Le premier prototype, baptisé Hexis développe 1kW, et son rendement électrique atteint 25 %. "En un an, nous sommes passés de quelques pourcents de rendement à 25%, et nous avons bon espoir de progresser encore. En effet, le rendement électrique de chaque élément pris individuellement dépasse les 50%", explique Emad Batawi. Pour fonctionner, Hexis emploie l'air comme comburant et un mélange de méthane, d'hydrogène et de monoxyde de carbone comme carburant. Les deux gaz réagissent en circulant de part et d'autre d'une membrane en céramique chauffée à 800°C. L'oxygène de l'air capte les électrons de l'anode, traverse la membrane céramique, puis se combine à l'hydrogène en cédant des électrons à la cathode.Forts de leurs premiers succès, les ingénieurs d'Innotec travaillent sur un appareil plus important, dont la puissance atteindra 7kW dès l'an prochain.
USINE NOUVELLE N°2478
