08/12
2015

V52 Le CNRS

Compte rendu de la visite

La pile à combustible !

Pour beaucoup d’entre nous cela nous ramène à l’épopée Apollo et la conquête de la Lune.

Et bien au CNRS on y travaille encore, et encore mieux avec une perspective d’application civile.

Tout commence à l’IMN, l’Institut des Matériaux –Jean Rouxel, puis dans des entreprises du département : S3D à Nantes et SERVI LOIRE à Ancenis.

C’est ce que nous avons découvert lors de notre passionnante journée du 8 décembre.

L’IMN

A Nantes nous sommes accueillis par Mme Annie LE GAL LA SALLE, chargée de recherches au CNRS qui nous présente l’IMN :

Celui ci est majoritairement hébergé sur le site Michelet de la faculté des Sciences de Nantes  dans un bâtiment dédié, abritant de nombreux laboratoires.200 personnes dont 70 chercheurs et enseignants chercheurs y travaillent. Les équipes de recherche sont actives dans les domaines suivants :

Photovoltaïque, métallurgie, optique, nanostructures, et stockage de l’énergie.

Un point a retenu notre attention : la recherche ne trouve de nos jours  de financement que si des partenaires industriels s’y associent.

Les laboratoires de l’IMN

Après un exposé très technique en amphi, nous formons 4 groupes découvrant tour à tour 4 sujets de recherche :

Les nanotubes, le train en lévitation, la pile à combustible et le microscope électronique à transmission.

Ces moments, en petits groupes et  en présence des chercheurs, de leurs maquettes, de leurs instruments ou prototypes de démonstration, permettent de visualiser et comprendre le passage de la recherche à l’application, et de réaliser les immenses développements en perspectives, par exemple sur la molécule C60, ou la découverte de matériaux « supra conducteurs » à température ambiante.

Nous avons vu aussi les appareillages utilisés par les chercheurs, toujours plus performants, comme en témoigne l’arrivée en 2018 du gros investissement d’un nouveau microscope électronique.

(Photo le MET)

Et, plus terre à terre,  on évoque la nécessaire adaptation des législations qui actuellement sont un frein énorme au progrès, par les blocages qu’elles provoquent, alors que des solutions techniques existent déjà.

Et la pile à combustible dans tout cela ?

En amphi, sages comme des étudiants ( ?) nous avions, le matin, essayé de comprendre le principe de la pile, en suivant le brillant exposé de Mme LE GAL LA SALLE.

(Photo amphi)Une formule  pour résumer? 2H2+O2 -> 2H2O+4^e+chaleur

Ou en clair :

On envoie de l’hydrogène (le combustible) à travers une pile. Celle-ci est composée d’une anode, sur laquelle on injecte le combustible, d’une cathode (exposée à un flux d’air contenant de l’oxygène) et d’un électrolyte approprié. Il s’en dégage de l’eau, de l’électricité  et de la chaleur.

Nous avons aussi découvert la réversibilité du concept : ainsi, la pile, dans laquelle on injecte de l’eau et de l’électricité, peut former de l’hydrogène et de l’oxygène, qui peuvent être stockés.

Cette journée n’était pas centrée sur la théorie d’une pile ou sa conception, mais sur son intégration dans un ensemble plus complexe de générateur de courant.

Ainsi, judicieusement utilisée, la pile à combustible peut palier à une baisse de production en restituant l’énergie  accumulée sous forme d’hydrogène.

Elle agit un peu comme le condensateur qui lisse une tension discontinue.

(Photo démonstrateur)

(en Légende de gauche à droite :la réserve d’eau->l’électrolise de l’eau->le stockage de l’hydrogène->la pile à combustible->le moteur alimenté par la pile)

Par exemple dans des couplages éolien/pile à combustible, une partie de l’énergie produite par l’éolien est récupérée pour produire de l’hydrogène lequel, quand le vent faiblit est envoyé dans la pile laquelle produit l’électricité manquante. Le stockage sous forme hydrogène permet ainsi de palier l’inconvénient de l’intermittence des énergies renouvelables. Cette technologie est d’ailleurs déjà utilisée avec succès au Japon et en Allemagne. Elle permet aussi de stocker localement une énergie produite localement, rendant autonome des sites isolés sur des archipels ou en montagne.

Chalet en haute montagne en totale autonomie énergétique. La production photovoltaïque en journée permet à la fois de produire l’électricité consommée instantanément mais aussi de l’hydrogène, qui sera à son tour transformé en électricité quand la production des panneaux solaires s’arrête.

L’hydrogène ainsi produit à partir de l’éolien, ou du solaire, peut aussi, au lieu d’être transformé en électricité, injecté dans le réseau de gaz pour alimenter des stations services permettant la recharge des véhicules équipés de piles à combustibles (Honda commercialise déjà ce type de véhicules pour les particuliers, et des bus desservent des lignes régulières en Allemagne par exemple), ou des systèmes de co-génération chaleur/électricité domestique, des chaudières de ce type étant également déjà commercialisées au Japon.