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Innovation piles à combustible novembre 2006

Par jeanjacquot — Dernière modification 05/12/2016 10:02
Les catalyseurs à base de platine, actuellement utilisés par les piles a combustibles sont extrêmement chers. Leur remplacement est très difficile. Une équipe du laboratoire de Los Alamos a découvert un catalyseur fiable à base de cobalt.

En résumé :

  • Un des freins économiques à la généralisation de l’utilisation de la pile à combustible (1) est le coût du catalyseur. Il est composé essentiellement de platine.
  • Selon un rapport du Sénat, le catalyseur est un point bloquant à l’utilisation commerciale des Piles à Combustible (PAC) à hydrogène. (2)
  • Il est donc nécessaire de trouver d’autres catalyseurs. L’environnement acide des piles à combustible ne permet pas d’utiliser d’autres catalyseurs si ils ne sont pas protégés par des molécules organiques (3)
  • L’équipe de Rajesh Bashyam  (4) a utilisé du  (Co-PPY-XC72) composite (5). Lors des essais le catalyseur résiste bien. Le fonctionnement de la pile reste identique durant les 100 heures de l’essai. Cependant, l’efficacité est moindre. La densité de courant est 12 fois moindre. (6)
  • polypyrrole avec et sans cobalt
    Structure du polypyrrole avec et sans cobalt ( les atomes de cobalt sont représentés en rouge, ceux de carbone en noir, d'hydrogène en bleu et d'azote en vert). D'après la publication de Rajesh Bashyam dans Nature n°443,  7 sept 2006

Production de la pile avec un catalyseur au platine en fonction du temps (R. Bashyam) Production de la pile avec un catalyseur au "cobalt" en fonction du temps (R. Bashyam). Les deux courbes représentent deux températures de fonctionnement. Les propriétés de la pile se conservent pendant l'essai.

 

Intérêt pédagogique :

  • L’intérêt est d’utiliser cette ressource comme complément d’information sur les catalyseurs en fin de terminale S (D. comment le chimiste contrôle t’il les transformations de matière ?) ce qui peut faire aussi réviser les chapitre sur les piles.
  • Le lien peut être aussi fait avec les problèmes de la répartition et du cours mondial des métaux comme le platine (2)

Les références :

(1)   Pour le fonctionnement de la pile à combustible voir la fiche TP ou TP simplifiée

(2) Rapport du Sénat : Définition et implications du concept de voiture propre
Extrait du rapport : « Le catalyseur est un second point bloquant.
Aujourd'hui, seul le platine est véritablement efficace. Or, la rareté de ce métal et son coût (supérieur à 1 000 $/once à New York en janvier 2006. L'once d'or valait entre 500 et 600 $ l'once) empêchent la généralisation d'une telle technologie. Entre 50 et 100g de platine sont nécessaires pour le fonctionnement d'une PAC. Dans ces conditions, la seule généralisation de cette technologie au marché automobile français équivaudrait à la consommation mondiale actuelle de ce métal. De plus, les gisements sont peu répandus dans le monde. 90 % de la production est assurée par deux pays : l'Afrique du Sud (75 %) et la Russie (15 %). La dépendance pétrolière serait donc remplacée par une dépendance vis-à-vis du platine.
Il faut donc réussir soit à en diminuer très fortement les quantités (division par 10), soit à trouver un autre matériau sans pour autant augmenter la production de peroxyde d'hydrogène ou de monoxyde de carbone, nocifs pour la membrane ou le catalyseur et qui réduisent la durée de vie de l'ensemble. »

(3) Voir l’interview de Jean-Pol Dodelet dans « La Recherche n°402 »

(4) Site du laboratoire de Los Alamos

(5) Nature n°443, septembre 2006, page 63

(6) Source en anglais mais gratuite et bien documentée. Le congrès des voitures écologiques