Qu’est-ce qu’une pile à combustible au méthanol ?
Les piles à combustible au méthanol sont un type de pile à combustible qui utilise directement le méthanol comme combustible.
Les piles à combustible sont généralement alimentées par de l’hydrogène, mais l’introduction des piles à combustible a constitué un obstacle en raison de la nécessité de disposer d’équipements à grande échelle pour produire de l’hydrogène gazeux et du coût élevé des équipements nécessaires au transport et au stockage de l’hydrogène gazeux explosif.
Cependant, le méthanol étant un liquide, il peut être stocké dans un volume plus petit que l’hydrogène gazeux, ce qui permet de réduire la taille des piles à combustible. Il est également plus facile à manipuler que l’hydrogène gazeux, ce qui facilite l’introduction des piles à combustible. Pour ces raisons, des applications telles que les appareils mobiles sont attendues.
Utilisations des piles à combustible au méthanol
Les piles à combustible au méthanol peuvent être utilisées de la même manière que les batteries normales, pour autant que ces dernières puissent produire de l’électricité.
Actuellement, le passage des véhicules à essence aux véhicules à pile à combustible est en cours pour réduire les émissions de dioxyde de carbone, mais la plupart des véhicules à pile à combustible actuels sont alimentés par de l’hydrogène. Cela s’explique par le fait que la production d’électricité à l’aide de piles à combustible au méthanol pose encore quelques problèmes.
Toutefois, à mesure que les piles à combustible au méthanol se généralisent, elles pourraient être utilisées pour alimenter les voitures et les petites batteries rechargeables, comme celles des smartphones.
Principe des piles à combustible au méthanol
Il existe deux grands types de piles à combustible au méthanol : les piles directes et les piles reformées.
1. Piles à combustible au méthanol direct
Ces piles à combustible utilisent le méthanol comme combustible direct et sont généralement appelées piles à combustible au méthanol. Elle se compose d’une électrode de combustible (anode), où le méthanol réagit, et d’une électrode d’air (cathode), où l’oxygène de l’air réagit.
L’action d’un catalyseur tel que le platine dans l’électrode à combustible fait réagir le méthanol dans la solution aqueuse de méthanol, générant des électrons qui continuent à réagir aussi longtemps que dure ce combustible. En produisant de l’électricité tout en fournissant du méthanol, le carburant peut être utilisé pendant une longue période.
2. Piles à combustible au méthanol par reformage
Le reformage consiste à extraire l’hydrogène du méthanol. L’hydrogène extrait est utilisé comme combustible pour produire de l’électricité, de sorte que le principe de production d’électricité est exactement le même que dans les piles à combustible à hydrogène en général, mais comme le matériau de départ est le méthanol, ces piles sont aussi parfois appelées piles à combustible au méthanol.
Lors du reformage du méthanol, ce dernier est mélangé à de la vapeur d’eau et réagit avec un catalyseur tel que le cuivre, l’oxyde de zinc ou l’oxyde d’aluminium, qui le décompose finalement en hydrogène et en dioxyde de carbone.
Comme il s’agit d’une réaction endothermique, la chaleur doit être apportée de l’extérieur pour permettre à la réaction de se dérouler. Il est préférable de réagir à des températures élevées pour accélérer la progression de la réaction, mais l’activité catalytique des catalyseurs susmentionnés est désactivée à des températures supérieures à 300°C.
Autres informations sur les piles à combustible au méthanol
1. Caractéristiques des piles à combustible au méthanol
Les piles à combustible au méthanol présentent les caractéristiques suivantes :
- Faible encombrement
- Faibles coûts d’installation
- Fonctionnement silencieux
- Peu d’entretien
Alors qu’un réservoir d’hydrogène doit également être prévu pour les piles à combustible générales, les piles à combustible au méthanol peuvent être plus petites car elles n’ont pas besoin de réservoir d’hydrogène. En outre, elles ne font pas tourner de turbine comme dans le cas de la production d’énergie thermique ou nucléaire, de sorte qu’elles produisent de l’électricité avec un bruit de fonctionnement silencieux.
2. Les défis des piles à combustible au méthanol
Dans les piles à combustible au méthanol, le catalyseur situé du côté de l’anode, qui entre en contact avec la solution aqueuse de méthanol, est contaminé par le monoxyde de carbone, un produit intermédiaire, ce qui réduit la réactivité. Cela réduit également la durée de vie de la pile à combustible elle-même.
Un autre défi majeur est le phénomène de croisement du méthanol, où le méthanol pénètre l’électrolyte et atteint l’électrode d’air, ce qui entraîne une réduction de l’efficacité de la production d’énergie et de la tension de la batterie. Les piles à combustible au méthanol, qui est bon marché et facile à stabiliser mais dont la durée de vie est courte, mettront du temps à se généraliser.