Piles à combustible

Actualité internationale de la PILE A COMBUSTIBLE
2002

décembre

Source T-T:
BUS PROPRES
Dix villes européennes seront, d'ici à fin 2003, équipées de bus à hydrogène semblables au Daimler Benz-Chrysler illustré.

Enfin un peu d'air pur! Mais... il y a un mais. L'hydrogène qu'il consomme, en ne produisant, à l'échappement, qu'un peu de vapeur d'eau (on aura tout intérêt à construire tout l'échappement en acier inoxydable!), il faut le produire. Certes pas grâce au nucléaire, par électrolyse de l'eau. On peut l'extraire du gaz naturel, par réformage, sauf que ce procédé émet des gaz à effet de serre. Autre moyen: améliorer la synthèse de gaz à partir de la biomasse (bois, paille, etc.), afin de fabriquer un hydrogène suffisamment pur.

Un autre mais, est le stockage de ce gaz ultra-léger et ultra explosif au contact de l'air. Comme il faut en emmagasiner un volume maximum dans un espace minimum, on le comprime à haute pression.
Double problème encore: Primo l'hydrogène fragilise de nombreux matériaux; Secundo, du fait de la petite taille de ses molécules il diffuse à travers les réservoirs. N'oublions pas, non plus, la résistance au choc en cas de collision. Un accident de la route ne doit pas finir en explosion. Trois gros industriels français ont conçu un réservoir composite constitué d'une enveloppe interne en aluminium, pour l'étanchéité, et d'une enveloppe externe en fibres de carbone, très légère mais très résistante. Autre méthode, moins dangereuse: stocker l'hydrogène, sous basse pression dans des matériaux capables de l'absorber, tels les hydrures métalliques ou les nanostructures carbonées. Patientons... on avance!
Détails supplémentaires sur le site des véhicules 2003

novembre Source ADIT:
Japon: Pile à combustible fonctionnant à température ambiante!
    L'Institut de Recherche pour l'Energie et les Matériaux et l'Université Kogakuin ont développé conjointement une pile à combustible fonctionnant à température ambiante. Deux modèles fonctionnant sur ce principe devraient être commercialises d'ici 3 ans, une pile de 10W pour téléphones portables et une pile de 100W pour chaises roulantes.
    La pile à combustible est alimentée par une solution alcaline dans laquelle ont été dissous de l'hydrogène et du bore. Cette solution présente l'avantage de ne pas être inflammable à temperature ambiante et de pouvoir être conservée dans un réservoir de petites dimensions, léger et compact.
    L'hydrogène utilisé dans les piles à combustible traditionnelles doit en revanche être conservé dans de volumineux réservoirs à pression élevée. Le coût du combustible est de 1 €/h pour une pile de 10W et de 10 €/h pour une pile de 100W.
Source : The Nihon Keizai Shimbun, 30/10/02
Source TT:
CENTRALE électrothermique pour habitation: Conçue et fabriquée par Hexis, du groupe Sulzer, à Winterthur, cette pile à combustible céramique à haute température "domestique" est alimentée au gaz naturel et délivre 1 kW d'électricité et la chaleur pour l'eau chaude sanitaire et, partiellement, le chauffage. Son rendement énergétique est très élevé et la production de CO2 très faible. Le modèle illustré est haut de 1,80 m et est vendu en Allemagne, en Autriche et en Suisse:

octobre

Source TT:
Ces générateurs d'électricité ET de chaleur, très silencieux et ne produisant comme “déchets" que de la vapeur d'eau, fonctionnant à l'hydrogène, gagnent doucement du terrain.
A Chelles, (Seine-et-Marne) une telle "Micro-centrale" d'une puissance de 200kW électriques et 200 kW thermiques éclaire et chauffe 200 foyers. Elle est à l'acide phosphorique. Cette technique sera bientôt remplacée par deux autres, la PEMFC (pile à membrane échangeuse de protons) fonctionnant à 100 ^oC et destinée surtout aux transports (mais l'hydrogène doit y être très pur).et la SQFC (pile à oxydes solides), à rendement élevé mais fonctionnement à 1.000 ^oC, ce qui au point de vue sécuritaire pose problèmes.

Peugeot a équipé l'un de se véhicules d'une pile de 30kW alimentée par de l'hydrogène pur en bouteilles. Des versions commerciales, pour maisons individuelles, de piles PEMFC, générant à la fois du courant et de la chaleur pourraient faire leur apparition d'ici 2005. Le seul problème est la fabrication de l'hydogène, son stockage et sa distribuion (ce gaz, très léger, est explosif!).

septembre ADIT:

Vente prochaine des premieres piles a combustible autonomes
     Ebara sera en février prochain la première compagnie japonaise à vendre en masse des piles à combustible autonomes. Ce modèle de pile, appelé Nexa, peut fournir de l'électricité sur de longues périodes, ce qui en fait un générateur de secours utile en cas d'urgence. Il produit 900 W, assez pour subvenir aux besoins énergétiques d'un domicile-type.
     La pile pèse 64kg et ne demande aucun travail d'installation spécial. Ebara en obtiendra les composants de Ballard Power Systems et les assemblera dans son usine de Fujisama, dans la préfecture de Kanagawa.
     Le prix de vente sera vraisemblablement fixé vers 3 millions de yen.
     Les piles à combustible pour domiciles utilisent habituellement un
dispositif extrayant l'hydrogène a partir du gaz de ville ou du kérosène; pour l'instant, Toshiba, Sanyo Electric et d'autres fabricants d'appareils électriques sont en train de développer de tels dispositifs pour pouvoir commercialiser des piles autonomes en 2004.
     Ebara a pour sa part opté pour un modèle à réservoir cylindrique d'hydrogène qui ne demande donc aucune extraction. La compagnie espère pouvoir mettre la main sur 40% du marche national des piles à combustible autonomes d'ici 2010.
Source : Nihon Keizai Shimbun, 13/08/2002

Baisse des coûts de production des séparateurs pour piles à combustible
     Unitika a développé une methode à faible coût pour fabriquer des séparateurs de piles à combustible à polymère solide. Elle consiste à calciner la résine phénol utilisée pour fabriquer des séparateurs en carbone amorphe. En ajustant la température à laquelle l'hydrogène et l'azote sont séparés de la résine, Unitika a réduit le temps nécessaire pour élaborer un séparateur en carbone amorphe de la taille d'une carte postale à 50 heures, soit la moitié des processus conventionnels, ce qui entraîne une consommation d'énergie beaucoup plus faible.
     La compagnie a également utilisé une méthode de moulage par injection à faible coût et haut volume afin de fabriquer la résine phénol.
     Combinée avec la diminution des dépenses en énergie, elle a permis la réduction totale des coûts de production à un tiers de leur niveau habituel.
Contacts :
- http://www.unitika.co.jp/home_j.htm
Source : Nikkei Business Daily, 09/08/2002

Une méthode simplifiant la génération d'hydrogène
     Une équipe de chercheurs de l'Université de Waseda menée par Yasushi Sekine a developpé une méthode simplifiant considérablement la production d'hydrogène à partir d'essence ou de methanol, ce qui constitue une avancée notable pour le développement de piles à combustible utilisables.
     Cette technologie utilise de l'électricité pour décomposer l'essence ou le methanol ; elle permet également de réduire la taille de l'équipement de production, ce qui la rend inférieure à celle des dispositifs à base de catalyseurs.
     De plus, la nouvelle méthode n'exige pas de hautes températures pour produire l'hydrogène. Pour ce faire, le groupe de recherche a injecté de l'essence dans un tube de verre thermorésistant long de 5cm et d'un diamètre de 8mm, auquel elle applique régulierement une tension d'environ 9.000 volts. Grâce au manque d'oxygène à l'intérieur
du tube, il a été possible d'en extraire de l'hydrogène sans explosion.
     L'équipe estime cette méthode prometteuse pour alimenter les piles à combustibles en hydrogène ; elle a déjà créé une start-up qui
commercialisera le procédé dans deux ans
Source : Nikkei Weekly, 05/08/2002

ALLEMAGNE - Pile a combustible : nouvelle unité pilote de production d'électrodes à membrane
     L'entreprise Celanese AG a mis en service une installation pilote unique au monde de production d'unités d'electrodes à membranes à haute température utilisées dans les piles à combustible.
     Celanese a en effet mis au point une électrode à membrane à haute température, qui contrairement aux systemes à basse température présentent de nombreux avantages. Le fait de fonctionner à une température de 200°C rend la pile à combustible insensible à la contamination de l'hydrogène par du monoxyde de carbone. En outre, la gestion des flux d'eau et de chaleur au sein du système se fait plus facilement et de facon plus économique.
     Ces electrodes sont constituées d'une membrane, de catalyseurs ainsi que de couches qui diffusent les gaz. La membrane Celtec mise au point par Celanese est fabriquée à partir de polybenzidimazole (polymère de formule
(C₇H₆N₂)_n) qui résiste bien à la temperature.

Source : Communiqué de presse de Celanese, 05/09/02

septembre
La voiture à hydrogène de General Motors sera visible au salon de Paris!
août

Fuel Cells Could Reduce Diesel Pollution; résumé en français de l'annonce:
    La Californie du Sud va développer des piles à combustible pour transporteurs routiers afin qu'ils ne laissent plus leurs moteurs diesel tourner alors qu'ils sont à l'arrêt (déchargement, etc); elles alimenteront donc les conditionnements d'air, TV et autres "équipements auxiliaires". Il est vrai qu'un moteur diesel d'un véhicule à l'arrêt a une efficacité de 5 à 10 %
    LOS ANGELES, California, August 6, 2002 (ENS) - Southern California's air quality agency is funding development of a fuel cell to reduce emissions from diesel vehicles.
    The South Coast Air Quality Management District (AQMD), which serves Orange County and major portions of Los Angeles, San Bernardino and Riverside counties, has approved a three year project to develop a non-polluting fuel cell to reduce toxic air pollution from idling diesel trucks.
    "Diesel truck engines idle 20 percent to 40 percent of the time they run, sometimes just to provide comfort for the driver," said Barry Wallerstein, executive officer of the AQMD. "Across the country, this idling consumes between 840 million and two billion gallons of diesel fuel annually, emitting tons of cancer causing and smog forming emissions."

AQMD's governing board approved a project to develop a fuel cell unit to provide a zero or low emissions power source to a truck and cab when it is not being driven on the road.
    Truckers may idle their engines for several hours at a time while parked to power refrigerated trailers as well as heating, air conditioning, televisions, computers and other conveniences inside the cab. Running in idle mode, diesel engines are just five percent to 10 percent efficient, and emit toxic diesel particulates, sometimes in close proximity to residences and businesses.
    Fuel cell power units for trucks will be developed using hydrogen, propane and diesel as a fuel source. Fuel cells use various hydrogen containing fuels and chemically convert them to electricity with little or no emissions.
    The Institute of Transportation Studies at the University of California, Davis, will develop the fuel cells with $300,000 from AQMD and a total of $900,000 from the university, California Air Resources Board, U.S. Department of Energy, Carrier Transicold and the American Trucking Association.

juillet

Source: Communique de presse du Ministère de la Science et la Technologie espagnol, 9/07/2002
Inauguration du centre de recherche de Boeing à Madrid
De nombreux officiels étaient présents à l'inauguration du "centre de recherche et de technologie" de l'entreprise Boeing dans la capitale espagnole, situé pràs de l'aéroport. Le groupe a investi plus de onze millions d'euros dans ce centre de recherche, le premier du groupe en dehors des Etats-Unis. Un des projets du centre est de développer l'utilisation de la pile à combustible comme source auxiliaire d'énergie à bord de l'avion. Jusqu'à maintenant, l'électricité est produite par des turbines à gaz, à partir du kérosène. Pour la même masse de combustible, cette technologie produit le double d'électricité. Cette initiative a recu une subvention du Ministère de la Science et la Technologie, via le programme PROFIT, pour lequel l'entreprise d'ingénierie Sener est le coordinateur.

Source: Nikkei Weekly
Un catalyseur performant pour la production d'hydrogene
    Un groupe de chercheurs du Tokyo Institute of Technology a développé un catalyseur hautement performant décomposant directement le méthane en carbone et hydrogène.
    Il produit 2 litres d'hydrogene gazeux par minute et par gramme de catalyseur. De plus, la réaction permet d'obtenir de l'hydrogène d'une telle pureté qu'il peut être directement fourni à une pile à combustible - les impuretés conduisant à la dégradation des électrodes des piles.
    Ce catalyseur est composé d'un réseau de fibres de carbone criblé de nanoparticules d'un composé au nickel. Lorsque le méthane gazeux passe à travers ce réseau a une température d'environ 500°C, les atomes de carbone et d'hydrogène de la molecule se séparent; les premiers s'accumulent alors en protubérances sur le réseau, laissant l'hydrogene gazeux libre d'être utilisé comme source d'énergie. (le carbone pouvant par la suite être utilisé dans des plastiques renforcés)

juin Source ADIT:

Une pile à combustible pour habitations
Mitsubishi Heavy Industries a développé une pile à combustible pour domiciles qui fonctionne au gaz de ville, et prévoit de débuter l'envoi d'échantillons d'un système de cogénération utilisant cette pile dès la fin 2002.
La firme est parvenue à contrôler la détérioration du catalyseur, un problème récurrent des piles à électrolyte polymère. Le système de cogénération en découlant est, avec des dimensions de 102x80x32cm, assez petit pour tenir sur un balcon ordinaire et permettrait
d'économiser 50.000 yen par an sur les coûts d'éclairage et de chauffage d'une famille moyenne de 5 personnes.

Mitsubishi Heavy compte débuter la vente aux compagnies de gaz en 2005. Chaque pile coûtera entre 500.000 et 600.000 yen. La compagnie prévoit ensuite d'abaisser ce prix grâce à la production de masse à 200.000-300.000 yen aux environs de 2010.
Contacts :
- http://www.mhi.co.jp/indexe.html
Source : Nikkei Business Daily, 13/06/2002

Sources:
cedric.paternotte@diplomatie.gouv.fr

Nikkei Business Daily
a) 23 mai 2002:
Ebara debute la fabrication pilote de membranes echangeuses d'ions
    Ebara a débuté la fabrication pilote de membranes échangeuses d'ions pour piles à combustible à électrolytes polymères, en partenariat avec le fabricant canadien de piles Ballard Power Systems.
    La compagnie a mis en place un équipement capable de fabriquer ces membranes à un rythme de plusieurs milliers de piles de classe 1kW par mois. Elle utilisera cette installation pour mettre au point une méthode de production à faibles coûts volumiques, l'idée etant de s'en servir de nouveau pour entamer la production de masse une fois cette étape franchie.
    Le but des deux compagnies est d'avoir à leur disposition une technologie effective d'ici l'automne 2003 afin d'avoir une longueur d'avance sur les autres fabricants en ce qui concerne les piles à combustible légères à electrolytes polymeres, qui trouvent des applications dans des secteurs allant des téléphones portables aux automobiles.
Pour plus d'informations : http://www.ebara.co.jp/en/index.html

b) 31/04/2002:
Une pile a combustible pour domicile
Nippon Mitsubishi Oil a developpé une petite pile à combustible de faible puissance utilisable comme source d'énergie domestique. Il s'agit d'une pile à combustible à electrolyte polymère (PEFC) fournissant 1kW, ce qui est suffisant pour satisfaire les besoins énergétiques de la plupart des habitations.
Mais ce qui rend cette PEFC attrayante est sa petite taille - l'equivalent d'un petit réfrigérateur- et la faible chaleur qu'elle dégage - elle fonctionne à une température de seulement 80°C.
Nippon Mitsubishi Oil est parvenu à ce resultat en utilisant des composants de haute performance et une technologie de catalyse efficace. La compagnie procèdera aux tests d'un prototype à Yokohama afin de réunir des données sur le fonctionnement à long terme de la pile et d'étudier son efficacité dans un systeme de cogénération, où la chaleur dégagée par la pile serait utilisée pour chauffer de l'eau.
Nippon Mitsubishi Oil prévoit de produire une version commercialisable de cette pile en 2004 pour un prix d'environ 500.000 yen.
Contacts: - http://www.nmoc.co.jp/index_e.html

mai Source: cedric.paternotte@diplomatie.gouv.fr

1) Nikkei Business Daily, 30 avril 2002: Une technologie sûre d'alimentation en hydrogène de véhicules à pile à combustible
Des chercheurs du Tokyo Institute of Technology ont mis au point un moyen sûr d'alimenter en hydrogène gazeux les piles à combustible de véhicules. Cette technique met en oeuvre une réaction d'oxydoréduction au cours de laquelle on utilise du fer pour convertir la vapeur d'eau en hydrogène gazeux. Comme l'hydrogène est fourni à la pile à combustible par une réaction qui a lieu à bord du vehicule, le système est beaucoup moins dangereux qu'un dispositif exigeant que le véhicule comporte un réservoir d'hydrogène. La réaction n'est pas nouvelle, mais le processus est normalement très lent à moins qu'il n'ait lieu sous des conditions de pression et température élevées. Or le groupe de chercheurs a résolu ce probleme en ajoutant au fer du titane, du vanadium, de l'aluminium et du gallium. Grace à ce materiau, la réaction peut s'effectuer à 300°C et à pression ambiante.

2) Les algues n'ont pas fini de nous étonner: outre leur vertus alimentaires ou pharmaceutiques, voilà qu'elles recèlent un potentiel énergétique!
Des scientifiques de l'université de Bonn ont isolé le gène à l'origine de la production d'hydrogène chez l'algue verte. Ils sont parvenus à modifier génétiquement une espèce afin qu'elle double et parfois triple sa production d'hydrogène. L'hydrogène est un excellent moyen de stocker de l'énergie. D'ailleurs, les algues perdent de l'énergie lorsqu'elles le synthétisent, et n'en produisent que si elles y sont forcées. En coopération avec la firme californienne Melis Energy, l'université de Bonn a mis au point un régime sans soufre (entrant dans la composition de nombreuses protéines) afin de changer le comportement des algues.

Leur métabolisme passe en mode "stockage d'énergie": n'étant plus en mesure de synthétiser un grand nombre de protéines, elles stockent les surplus d'énergie résultant de la photosynthèse sous forme d'hydrogène. Les applications technologiques de l'algue verte sont désormais proches.
L'équipe de Bonn est parvenue à isoler le gène codant l'hydrogénase (enzyme participant au processus de fabrication d'hydrogène chez l'algue verte). Les scientifiques étudient actuellement le moyen d'isoler ces enzymes dans le but de les fixer sur des membranes artificielles: ces "batteries biochimiques" permettraient la production d'hydrogène à partir de la lumière du soleil. La voiture à l'eau de mer pointe ses roues...
3) Alliance dans le domaine des catalyseurs pour piles à combustible
Osaka Gas et Sued-Chemie AG ont convenu de travailler ensemble dans le domaine des catalyseurs pour piles à combustible. En combinant leurs connaissances respectives, les deux compagnies pensent pouvoir développer conjointement des catalyseurs peu coûteux, d'une grande durée de vie et efficaces en petites quantités. De tels catalyseurs sont utilisés pour extraire l'hydrogène de sources telles que par exemple le gaz naturel. Les recherches antérieures d'Osaka Gas portaient sur la limitation des effets du soufre et du monoxyde de carbone, alors que Sued-Chemie est plutot spécialisée dans l'emploi du nickel et d'autres métaux bon marché. Développer l'utilisation de nouveaux catalyseurs pourrait contribuer à
faire passer le prix des systèmes d'alimentation de combustible des 50.000 yen actuels à 30.000 yen.
(Source : Nihon Keizai Shimbun , 10 mai 2002)
(Pour plus d'informations : http://www.osakagas.co.jp/indexe.htm )

février


ADIT: · Membranes pour les piles a combustible, développement des efforts d'Asahi Kasei Asahi Kasei vient de renforcer ses efforts de recherche et développement dans ses projets de membranes pour les piles à combustible. La compagnie espère accélérer ainsi la commercialisation de ses membranes à echange de protons. De plus une commission vient d'être établie pour la mise en place d'une usine de démonstration de production de masse. Ces mouvements reflètent l'intensification de la compétition internationale que se livrent les industriels impliqués dans les projets de pile à combustible qui ont pour objet le développement de technologies clef pour l'utilisation d'hydrogène comme source d'énergie. Avec la progression rapide des développements technologiques dans ce domaine, les piles à combustible devraient commencer à apparaître dans des versions commerciales d'ici 2005 à 2010 pour des applications principalement non-mobiles. Par contre, le développement de versions portables devrait se répandre avec la prévision de 50.000 unités embarquées dans des automobiles d'ici 2010 et 5 millions d'ici 2020. Forte de son expérience en science des polymères et en procédés des polymères, Asahi Kasei développe aujourd'hui des membranes à echange de protons de grande qualité, principalement à base de fluoro-résines. Pour en savoir plus, contacter : luc.foubert@diplomatie.gouv.fr source: Japan Chemical Week 24/01/2002 (Ref. : 214/MAT/848)	S&V: L'ISLANDE AU TOUT HYDROGÈNE? Les Islandais veulent diminuer les importations de gaz et de pétrole. Grâce à l'hydrogène, ils espérent atteindre l'indépendance énergétique d'ici à 2030. Trois autobus équipés de piles à combustible sont actuellement mis en service à Reykjavik. En 2002, les cent bus de la capitale en posséderont. L'Union européenne, intéressée par l'expérience, soutient ce projet à hauteur de 30 millions de francs. En 2004, le gouvernement islandais prévoit de mettre on service les premières voitures et les prerniers bateaux de pêche à hydrogène. Au final, le pays se passera de pétrole pour les transports et réduira ses émissions de CO₂ de 50%. Il ne produira plus de particules polluantes ni de dioxyde de soufre. Un exemple pour la France qui discute actuellement des énergies renouvelables...D'ici à 2004, le Commissariat à l'énergie atomique (CEA) va engager plus de 150 personnes et 150 millions de francs pour étudier l'utilisation de l'hydrogène. D. G. TT (source Jonas): GINGER (ou IT), inventeur Dean Kamen (USA). Le gars qui se rend au boulot ne traînera plus une tonne de ferrailles avec lui pour ce faire, car "Ginger" est le nom d'une trottinette high tech, à 3 roues, mue à l'hydrogène. On nous assure qu'elle sera disponible ce mois ci. Deux petits pneus épais, à l'avant, assurent le confort et une petite roue à l'arrière la stabilité. Le moteur est un Stirling, à combustion externe. Mieux encore, l'HYDROCYCLE, fabriqué par Manhattan Scientifics, une bicyclette à l'hydrogène coûtant 90.800 FB sera disponible dès 2003. Roulant à 60km/h et presque silencieuse, l'autonomie est de 200 km.

janvier

Station-service à l'énergie solaire
Le constructeur automobile Honda vient d'inaugurer la première station-service distribuant de l'hydrogène dans son centre de recherche californien. Originalité de cette unité expérimentale, elle fonctionne à l'énergie solaire: des panneaux photovoltaïques, installés à proximité fournissent l’énergie nécessaire à l’hydrolise de l'eau, qui permet d'extraire l'hydrogène servant à alimenter les voitures. Cette station de l'avenir produit 7600 litres de gaz par an. Ce qui suffit amplement pour l'unique protoype de voiture à pile que met au point le constructeur Japonais. Il ne reste plus qu'à implanter largement ce type de stations, le combustible propre et la voiture. Une autre paire de manches…

Jonas, décembre 2001

Solar to Produce Hydrogen for Cambridge Buses
A project will launch soon at Britain's Cambridge University to power buses with hydrogen that is made from solar electricity. The university will partner with consulting engineers Whitby Bird & Partners and the Municipality of Gotland in Sweden, to develop the world's largest Solar Hydrogen Energy demonstration project. The European Commission is expected to provide a grant of euro 3.2 million.

The project will involve a system of photovoltaic cells that will convert sunlight into electricity, which will be used to split water into hydrogen and oxygen. The PV cells will be installed above a colonnade at the West Cambridge site and will use the hydrogen they produce to power a bus service between the site and the city centre. As well as reducing noise on city roads, the only emission from its fuel cell engine will be water vapour. http://www-building.arct.cam.ac.uk/westc/pv/pv.html