Combiner les piles à combustible pour un meilleur rendement

Combiner les piles à combustible pour un meilleur rendement




Une équipe de chercheurs issus du Tokyo
Institute of Technology (TITech), de Tokyo Gas et de Nippon Oil va
coupler deux types de piles à combustible (PAC) de façon à augmenter le
rendement énergétique global. Les expérimentations débuteront en 2009
sur le campus du TITech et dureront trois ans. Les PAC pourront fournir
10 kW sur les 900 kW nécessaires à l’alimentation d’un nouveau
bâtiment. C’est la première fois qu’un système de circulation de
combustible et de chaleur entre PAC différentes est mis en place au
Japon. Les estimations montrent que le rendement global pourrait être
multiplié par deux et atteindre les 60 %.


Les PAC utilisées seront de type SOFC (Solid
Oxide Fuel Cell ou pile à combustible à oxyde solide) et de type PEMFC
(Proton Exchange Membrane Fuel Cell ou Polymer Electrolyte Membrane
Fuel Cell ou pile à combustible à membrane d’échange de protons ou pile
à combustible à membrane électrolyte polymère). Les SOFC utilisent
directement le gaz de ville et ont un rendement d’environ 45 %. Mais
leur température de fonctionnement (900°C) ainsi que leur puissance
très stable ne conviennent pas à un usage domestique où les besoins
fluctuent au cours de la journée. Les PEM fonctionnent à 80°C mais leur
rendement est de 35 % environ et la chaleur résiduelle ne peut être
utilisée que pour chauffer de l’eau à usage domestique. C’est pourquoi
les chercheurs se sont intéressés à la possibilité de combiner ces deux
types de PAC afin d’avoir un ensemble plus adapté aux besoins des
consommateurs et ayant un meilleur rendement global.


Sur le dispositif expérimental, la SOFC
utilisera tout d’abord l’hydrogène pour produire de l’électricité.
L’hydrogène qui ne sera pas utilisé par la SOFC sera stocké et la
chaleur résiduelle servira à réformer l’hydrogène. Puis cet hydrogène
sera envoyé aux PEM installées dans les habitations en fonction des
besoins du foyer. Ce système est donc particulièrement adapté à des
lotissements ou à des villages. L’utilisation systématique de la
chaleur résiduelle et la circulation de l’hydrogène entre les PAC en
fonction des besoins permettront donc de rentabiliser ces équipements,
aussi bien en termes d’énergie que de coût.


Les SOFC ne seront implantées sur le marché
que dans les années 2020-2030 selon l’agence des ressources naturelles
japonaise. Elles sont plus chères que les PEM et, bien que plus
puissantes, elles ne seront avantageuses que si convenablement
exploitées. Par ailleurs, une PAC d’1 kW suffirait à fournir 60 % des
besoins énergétiques d’un foyer si la chaleur résiduelle est
correctement utilisée pour chauffer l’eau.


BE