Demain dans nos voitures ? Une pile à combustible optimisée, avec 90% de métal en moins

Bastien Contreras

23 février 2019 à 18h02

Les voitures électriques fonctionnent grâce à des piles à combustible, dont les matériaux coûtent cher. Pour diminuer cette contrainte, des chercheurs ont découvert une nouvelle méthode, permettant d'augmenter l'efficacité du composant, tout en réduisant de 90 % la quantité de métal nécessaire.

L'étude a été menée par des scientifiques travaillant pour trois universités américaines : l'université Johns-Hopkins, l'université Purdue et l'université de Californie à Irvine. Leurs résultats pourraient marquer un tournant dans l'histoire de la voiture électrique.

Diminuer les besoins en platine

Pour atteindre la promesse de zéro émission, ce type de véhicule repose notamment sur une pile à combustible. Le principe de ce composant est de produire de l'électricité à partir de l'oxydation d'un combustible (comme le dihydrogène) sur une électrode, couplée à la réduction d'un oxydant (comme le dioxygène) sur une autre électrode. Cette réaction est accélérée par la présence d'un catalyseur métallique.

Problème : celui-ci est généralement constitué de platine, un métal très cher. L'idée de l'étude était de voir s'il était possible de réduire la quantité nécessaire de cet élément, afin de baisser le coût de production des véhicules.

Le catalyseur idéal

Les scientifiques ont alors adopté une approche s'appuyant sur le « principe de Boucles d'or », tiré du nom d'un célèbre conte. En effet, il était essentiel de déterminer la juste quantité de métal à utiliser. Car avec une couche trop fine ou trop épaisse, la réaction d'oxydoréduction se trouvait irrémédiablement altérée.

Les chercheurs ont alors exercé des forces sur de fines couches de métal pour en ajuster les propriétés. Ils ont également eu recours à des simulations par ordinateur pour manipuler avec précision les éléments. Ce qui leur a permis de conclure qu'un catalyseur constitué d'une épaisseur de cinq couches, chacune aussi fine qu'un atome, représentait la configuration idéale. Ils ont ainsi réussi à augmenter l'activité du catalyseur de 10 à 50 fois, tout en utilisant 90 % de métal en moins que dans les piles à combustible actuelles.

Les expériences se sont déroulées sur du palladium, un élément similaire au platine. Et les scientifiques entendent désormais tester leur méthode sur une plus grande variété de métaux.

Source : ScienceDaily

Bastien Contreras

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Ingénieur télécom reconverti en rédacteur web. J'écris sur les high tech, les jeux vidéo, l'innovation... J'ai d'ailleurs été responsable d'accélérateur de startups ! Mais je vous réserve aussi d'autres surprises, que vous pourrez découvrir à travers mes articles... Et je suis là aussi si vous voulez parler actu sportive, notamment foot. Pour ceux qui ne connaissent pas, c'est comme du FIFA, mais ça fait plus mal aux jambes.

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Commentaires (20)

cyclohexanol_1_1

La PAC a beaucoup plus de marge de progression que la voiture a pile.

gwen35450

Le soucis de la pac cest l’hydrogène. Comment le produire pas cher sans utiliser du methane !! Sachez que le kg d’hydrogène coute tellement cher que meme si les voiture a PAC etaient au prix des voitures thermiques, vous ne feriez pas d economie ou peu. Ce qui n’est pas le cas des electriques !

rexxie

Et au final ça bouffe TROIS FOIS PLUS d’énergie de rouler avec une voiture à hydrogène qu’avec une électrique. Il n’y a vraiment que les hydrocarburiens que ça intéresse… de nous garder captifs de la pompe. Il y a beaucoup de désinformation pour nous faire croire que c’est une option intéressante, dont cet article. Notez aussi qu’une voiture à hydrogène n’est rien d’autre qu’une voiture électrique avec une très petite batterie (nécessaire comme tampon), donc moins puissante, et avec l’encombrement/danger du réservoir à hydrogène, de la pile qui faudra changer régulièrement aux 60 000 km $$$ et la pollution importante en amont de la reformation du méthane. On vous dira qu’on peut produire du H2 avec des énergies renouvelables mais en réalité, ça n’intéresse aucun de gros joueurs, c’est du greenwashing (encore). La voiture à hydrogène est scientifiquement absurde. Une bonne explication ici : Le Droit – 21 Jan 19 Le mirage de l’auto à hydrogène CHRONIQUE / On nous la présente comme une technologie d’avenir. Et pourtant, la voiture à pile à combustible (ou à hydrogène) passerait difficilement le test, malgré ses vertus de véhicule non polluant. et ici : AVÉQ - Association des Véhicules Électriques du Québec Une nouvelle étude démontre que les VÉs sont 3 fois plus efficaces que ceux à... Transport & Environment (qui se présente comme la première ONG européenne à militer pour des transports plus verts) a publié une comparaison graphique intéressante de l'efficacité énergétique de trois types de groupes motopropulseurs (de la...

rexxie

Hé Clubic : “Les voitures électriques fonctionnent grâce à des piles à combustible” FAUX. Une voiture à hydrogène fonctionne à l’électricité provenant de sa petite batterie tampon, remplie par la plie à combustible qui extrait des ions électriques de l’hydrogène stockée dans le réservoir de l’auto. L’hydrogène est produite à 95% à partir de MÉTHANE. Un GES 60 fois pire que le CO². La reformation du méthane pour en tirer de l’hydrogène produit… du CO² ! Alors on produit de l’hydrogène pour mettre dans la voiture qui transformera l’hydrogène en électricité pour mettre dans sa batterie. La voiture est essentiellement une voiture électrique, avec une arnaque pour nous faire payer plus cher. N’est-ce pas beaucoup plus efficace de remplir directement une plus grosse batterie et de rouler 100% électrique? De plus j’imagine mal 100 000 bagnoles aux heures de pointe l’hiver dont chacune laisse échapper sa part d’eau résiduelle sur le pavé gelé.

claudemc

On peut aussi être objectif, ce qui n’est pas le cas de l’article sur le mirage de l’hydrogène, on nous prend les pires scenari pour dire “c’est nul”, si la prod est faite à partir de centrales hydro-électriques, c’est ecolo et pas cher, même si le rendement est 3 fois inférieur à de l’électrique, il faut comparer le coût écologique d’une batterie au lithium de tesla avec une Ni-mh de mirai, bref comparer le coût réel des technologies, la conclusion est largement moins catégorique.

Nmut

@claudemc Certes le trait est un peu forcé dans l’article (je ne parle pas du résumé en lien mais de l’article de référence). Et tu peux trouver pas mal d’autres études avec la même conclusion, même chez des pétroliers qui ont pourtant des intérêts évident pour la voiture à hydrogène. Mais le ni-mh est aussi un problème environnemental, comme l’extraction des métaux précieux de la pile à combustible d’une voiture “à l’hydrogéne”. On peut considérer qu’en première approximation, le prix et le poids d’un bien correspondent à son cout écologique, et si on compare une Mirai à une Tesla, curieusement, c’est du même ordre… Et à l’utilisation, la Tesla a un rendement nettement meilleur, donc ton énergie hydro-électrique est mieux utilisée…

scouby64

C’est qu’une question de temps avant que le la production d’hydrogène coûte moins cher que celle du Lithium voire de l’essence… Je vois mal dans 10 ans voire rouler tout le monde en Zoe avec une autonomie de 200Km…

gwlegion

c’est fou ce qu’on peut entendre comme conneries … Deja, enlevez vous de la tete que la voiture electrique est non poluante … Entre les couts en matériaux et en énergie nécessaire a la production qui dépassent l’entendement (a tel point qu’on estime qu’on sera a court de lithium avant d’être a court de petrole), et les problèmes de recyclage des batteries … ben la voiture electrique polue autant, voire plus que la voiture thermique. Sauf que la polution est solide au lieu d’etre gazeuse, ce qui est, je dois l’ademttre bien mieux, car controlable. Bon, par contre, en France, les couts écologique de production électrique sont relativement bas, mais ce n’est pas le cas partout … loin de la… beaucoup de pays s’éclairent encore au charbon. concernant la pile a combustible, on produit aussi de l’hydrogene par electrolyse de l’eau … H²0 => H² + O … donc avec comme seule pollution atmosphérique de l’oxygène. Par contre, les couts en énergie sont faramineux. et l’avantage de la pile a combustible, c’est l’autonomie … comparable a une petite voiture diesel, peut importe la température … la ou l’électrique est sur 400 km par beau temps … moitiée moins quand il fais froid … Bref, je suis toujours pas convaincu par aucune alternative au carburants fossiles a l’heure actuelle … que ca soit sur les plans écologique, économiques ou pratiques … A remettre en perspective avec les nouvelles batteries graphite aluminium a venir, qui donnerons une réelle utilité aux voitures électriques.

TNZ

Non ce n’est pas un souci, c’est une chance. On peut faire de l’hydrogène sans hydrocarbures partout dans le monde. De plus l’énergie sous forme H² rend les énergies renouvelables plus pertinentes.

TNZ

Lors de la sortie de la prius, il y avait cette fameuse étude qui tentait de démontrer qu’un Hummer H1 était moins polluant qu’une prius. Après toute la question est de savoir si les gens ont acheté du bon sens au magasin.

TNZ

@gwlegion : “les couts en énergie sont faramineux” … euh oui et non en fait. Quel est le problème de l’énergie renouvelable ? On ne peut pas contrôler la production, elle est intermittente par définition. Par contre, on peut la stocker sous forme de H². Ou est le cout, du coup ? De plus, par réaction chimique, il est facile d’extraire du H² à partir de l’eau de mer (cours de chimie au lycée)

NickGTT172

“Les voitures électriques fonctionnent grâce à des piles à combustible, dont les matériaux coûtent cher.” Comment il est possible de laisser passer des énormités pareilles dans un sous-titre !!

gwlegion

il sont faramineux dans l’absolu … En effet, on peut se servir de renouvellable, mais la demande excedera l’offre … Que je m’explique correctement. Deja, le renouvellable, mis a par l’hydrolique, c’est peu rentable du point de vue ecologique et/ou economique. Le solaire, c’est une plaie a fabriquer, et peu recyclable, et au final produit peu, en tout cas pour le photovoltaique. l’eolien a un ratio production / espace au sol delirant … ( 1 eolienne produit au max 1 Mw … il faut 900 eolienne pour remplacer 1 seul reacteur … Les centrales en france ont 2,4 ou 6 reacteur. La surface occupée au sol pour remplacer une centrale nucleaire est tout juste immense. Sans parler des reacteur 1300 Mw ou des generations a venir) Et tout ces moyen de productions (toujours mis a par l’hydrolique) ont le meme defaut : des productions aleatoires. pour faire du H² a partir de l’electrolyse de l’eau, il faut un puissance consequente en instantané …ce qui signifie si on veut en produire a base de renouvellable, des installation titanesques, qui ne pourrons pas fonctionner toute l’année … mais seulement a certaines periodes. Et puis si on veut passer efficassement notre parc automobile aux piles a combustibles, il faut envisager de pouvoir a terme produire massivement du H² toute l’année … meme en hiver. pour moi, la seule alternative rentable a moyen therme au couple nucleaire / petrole, c’est hydroelectrique / H² … mais il faudrais investir massivement dans des centrale hydroelectriques… chose que les ecolos ne veulent pas. il preferent promouvoir des voitures electriques et des panneaux photovoltaiques poluants a produire a recycler.

TNZ

Le renouvlable devrait être généralisé. Parce que la logique centralisée et l’état providence c’est rigolo 5 minutes mais pas plus. A vrai dire, c’est la façon globale de fabriquer l’énergie électrique qui est à repenser.

gwlegion

Et tu propose quoi de plus intelligent ? moi j’veux bien passer en renouvellable … si c’etais réelement ecologique et economique … mais ce qu’on entends par energie renouvellable, a l’heure actuelle ce n’est ni l’un ni l’autres. A vrai dire, les “ecolo” font tout pour faire annuler de vrai projet d’energie ecologique : les barages hydro electriques.

TNZ

Le modèle actuel est dépassé (production centralisée), l’idée serait de répartir la production chez les consommateurs avec une interconnexion de type “P2P”. En gros, on produit de l’énergie avec les énergies renouvelables (et particulièrement non constante et non synchrones avec la consommation), cette énergie on la stocke sous forme d’H². Avec une pile à hydrogène, on restitue cette énergie et on la partage sur le réseau en mode “P2P”. Quand un point de production/consommation n’a plus de réserve, il tape sur le “P2P”. Ça c’est la théorie qui a besoin de se confronter aux chiffres production / consommation. Quant aux écolos anti-hydraulique, il faut savoir que les barrages n’ont pas une capacité de production extraordinaire (au sens stock d’énergie). De plus, lors des pics de production sur le réseau actuel, le surplus sert en grande partie à … pomper de l’eau pour la remettre derrière les barrages. Ensuite, il y a l’aspect faune/flore des bassins de retenue qui sont complètement perturbées par des changements de niveau d’eau fréquents et de grande amplitude. C’est p’tet ça qui les fait gueuler ?

gwlegion

TNZ: idée serait de répartir la production chez les consommateurs avec une interconnexion de type “P2P”. Alors … reprenons point par point. Repartir la production chez le consomateur … je veux bien, mais avec quelle techno ? du solaire ? hyper poluant a fabriquer, pas super bon marché, et avec une esperance de vie desastreuse. de l’eolien ? pour de l’eolien particulier, la production est simplement une blague … donc avec quelle techno ? pour le principe admettons qu’on ai une techno sympa pour faire ca. pour le reste, je suis d’accord sur l’idée … un moyen de production decentralisé, paratgé et transformé en H2 pour stockage d’energie … Faudrais revoir le reseau de distribution qui a l’heure actuelle n’est pas du tout prevu pour ca, ca engendrerais des couts consequents, mais l’idée est techniquement et economiquement viable. Concernant les ecolo anti barrage, je sais ce qui les fais geuler … moi ce qui me fais rager, c’est que ces messieurs veulent de l’electicité dans leurs voitures, dans leurs maisons, pour leur chauffage, et leurs douches chaudes … D’un autre coté ils fustigent les centrales nucleaires, qui presentent des interets ecologiques indeniables, ils fustigent les barrages hydroelectiques qui ont Zero dechets, zero emissions de carbones … bref un bilan ecolo impecables … Et a la place ils font la promotion des panneaux solaires dont j’ai deja parlé, et les eoliennes qui sont juste une vaste blague … Bref, que ces messieurs commencent par balayer devant leur porte avant d’essayer de changer un monde auquel ils ne comprennent rien. un barrage hydro electrique ne peut pas “pomper” pour re-remplir le barrage … Ca marche tout simplement pas comme ca. Certains barrages sont equipé d’un dispositif special qui permet sous certaines conditions de pomper l’eau du barrage pour la stocker dans un reservoir secondaire situé plus haut … En cas de pic de conso, on inverse le circuit, et on laisse l’eau du reservoir se vider dans un alternateur et pour info, c’est l’un des dispositif industriel sur terre avec le plus haut rendement. De memoire, il me semble qu’on recupere pres de 90% de l’energie consommée … Ce qui est enorme… Le barrage en lui meme ne peut se remplir que naturellement … quand aux capacitée energetiques des barrages, c’est compliqué. Mais si on raisonne uniquement en terme de reserve energetique, si elle sont monumentales … elle dependent du volume d’eau (plus que consequent) et de la hauteur entre l’eau et l’alternateur… la gravité fesant le reste on peut juste pas y acceder n’importe comment. Concernant ta facon de penser, il me semble que tu met la charue avant les boeuf . Oui, effectivement, si un jour on a une techno qui reunit les criteres de taille, d’ecologie et d’economie, pourquoi pas repenser la production electrique en mode decentralisé … Mais avant de se poser cette question la, il faut d’abord s’interesser aux moyens de production qui pourrais remplir ces criteres … Pour info, oui, je suis un fervent defenseur du nucleaire … oui, ca represente un danger, oui les dechets nucleaire sont une plaie … mais d’un autre coté, les dechets nucleaires sont des solides, dont le risque ecologique peut etre maitrisé, et les risques lié a la sureté sont eux aussi maitrisables a condition de toujours faire passer la sureté avant tout autre concideration. A coté de ca, c’est plutot ecologique a construire, ca as une esperance de vie tres longue, et ne produit aucun dechet gazeux direct (le seules emissions gazeuses sont produite pas les transports liés a l’activité… autant dire pas grand chose).

TNZ

Le nucléaire oui, mais pas la fission. Perso, je suis plutôt pour la fusion. A côté de ça, un article sur la production propre d’H² : https://www.clubic.com/mag/environnement-ecologie/actualite-852083-hydrogene-propre-cree-partir-eau-mer.html

gwlegion

production H² propre … deja c’est une ineptie … Leur article parle bien d’une methode rentable permetant de produire de l’H², mais pas a moindre cout electrique … il faut toujours une energie electrique considerable pour faire de l’H² a partir d’eau. Sauf que le procedé decrit dans l’article permet de se passer du filtrage de l’eau de mer, en particulier en ce qui concerne le sel, qui est un plaie dans ce processus. Concernant la fission, c’est une belle inovation technologique en effet … qui a l’heure actuelle consomme plus de puissance qu’elle en crée. Entendons nous bien … a therme, il a de vrais debouchés dans cette technique, mais a l’heure actuelle, il ne s’agit que de prototypes, et pas de reacteurs industriels. Je crois que le record de fonctionnement est de l’ordre de quelques secondes … on est encore tres loin d’une centrale a fusion nucléaire. C’est bien beau de parler ecologie, des etoiles dans les yeux, en parlant de prototypes, de theorie… D’ailleurs, il faut le faire: c’est anticiper l’avenir, et s’y preparer. Mais il faut aussi avoir un pied dans le present, se rendre compte ce que qui existe, et de determiner ce qui est le mieux a faire maintenant. Et a l’heure actuelle, je defends encore le nucleaire … malgrés ses enormes defauts, c’est une techno qui a des merites indeniables, et qui a l’heure actuelle n’a pas de concurents serieux quel que soit l’angle de vue. Si on veut faire quelque chose au niveau energetique des aujourd’hui on a pas beaucoups de solutions. La premiere, facile a mettre en oeuvre, c’est de commencer par consommer moins et plus intelligement. Moins de consomation electrique, moins de dechets nucléaires … mais Mr michu n’est pas pret a se separer d’un peu de son confort

philouze

“La PAC a beaucoup plus de marge de progression que la voiture a pile.” Le lol du jour un “la voiture à pile”… la PAC est bien une pile aussi (à combustible) l’écobilan de la pile à combustible est bien plus grave que celui de la batterie (étude mercedes) contrairement à ce que claironnent ses sponsors le rendement de la chaine H2 ne dépasse pas 30% au mieux, contre 90% pour la batterie, et n’a presque aucune chance d’être amélioré. la complexité, le danger, la pollution amont, le poids d’infrastructure d’un monde H2 est sans commune mesure avec la batterie la densité énergétique volumique de l’H2 n’a aucune chance d’être améliorée, sauf à passer au standard 900 Bars, ce qui implique encore 28% de pertes d’énergie supplémentaire à la compression, alors que son bilan énergétique est DEJA déplorable (70% de pertes !) . on y passera probablement donc jamais vu le coût de l’Hydrogène 700 bars actuels (15 euros le kilos !) Bref, si ton sous entendu est faux, ta phrase reste vraie : “La PAC a beaucoup plus de marge de progression” c’est sûr, avant de rattraper “les piles” et leur rendement inégalable, la PAC a du chemin à faire, donc… de la marge de progression

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