Caliban

1m50, 46 kgs, 90B, yeux bleus, cheveux chatain.

Rascal gagne sa vie en vendant mes services, en échange, je gagne ma vie en vendant les siens ;-)

Mise à prix : fellation a 1 euro.

Direct Methanol Fuel Cell: serait-ce la pile à combustible d'avenir qui sauvera nos automobiles quand les réserves de pétrole seront épuisées? On commence à voir quelques prototypes assez prometteurs, qui permettraient d'alimenter des véhicules à moteur électrique. Le gros avantage est évidemment la relative sûreté de stockage du combustible par rapport aux piles à hydrogène, carburant au demeurant assez susceptible.

Comment ça marche la pile à alcool? Deux petites équations valent mieux qu'un long discours:

A l'anode: H2O + CH3OH => CO2 + 6H+ + 6e-
A la cathode : 02 + 4H+ + 4e- => 2 H2O

Donc d'un côté de la pile, nous avons besoin d'un mélange d'eau et d'alcool (un peu comme le pastis mais en plus toxique), et de l'autre côté d'oxygène (c'est facile à trouver dans l'air). A l'anode, l'eau et le méthanol sont combinés en gaz carbonique. Les ions H+ et les électrons libérés traversent respectivement l'électrolyte de la pile et le circuit qui relie l'anode à la cathode. En se rejoignant à la cathode, les ions H+ et les électrons se combinent avec de l'oxygène pour former de l'eau. Tiens? des électrons qui traversent un circuit? Victoire! Nous venons de fabriquer de l'électricité!

Pour répondre aux écolos en herbe qui vont demander par quel bout de la pile sortent les produits toxique : c'est simple, la pile n'en produit pas. La pile produit juste de l'eau et du gaz carbonique (un peu comme vous quand vous respirez...).

Pour répondre à la remarque des dégonflés qui liraient ceci : la pile produit du CO2, c'est maaaal! La remarque est déjà plus judicieuse que la question précédente. En effet, si on compare à priori la pile à une combustion du méthanol dans un moteur thermique, on produit autant de CO2 pour la même quantité de carburant consommée:

2 CH3OH + 3 O2 => 2 CO2 + 2 H20

soit, une molécule de CO2 par molécule de méthanol (il faut bien oxyder l'atome de carbone me direz vous). Mais alors, quel est l'avantage par rapport à un moteur thermique traditionnel? le Rendement! La même quantité de méthanol permet de produire beaucoup plus d'énergie efficace via une pile à combustible qu'avec le bon vieux moteur à explosion ou autres turbines. Un véhicule DMFC produra donc moins de CO2 à puissance égale par rapport à une motorisation thermique. Et encore, il reste des progrès à faire sur le rendement des piles DMFC.

Pour répondre aux conducteurs de gros 4x4 qui vont rétorquer : mais un moteur électrique ne pourra jamais propulser mon merco-béhème de 3 tonnes! Sachez qu'à encombrement et poids égal, un moteur électrique convenablement alimenté délivre plus de couple qu'un moteur thermique (le couple, soit la force de torsion appliquée à l'arbre moteur, fait avancer les voitures, alors que la puissance sert essentiellement à les vendre). Pire, les 4x4 auraient alors plus de reprise que les sportives thermiques.

Mieux encore, on peut produire le méthanol non seulement à partir du pétrole ou du gaz naturel, mais aussi depuis des produits organiques et renouvelables. On peut par exemple produire le méthanol à partir légumes à haute teneur en sucre comme la betterave. Au brésil, l'éthanol produit à partir de la canne à sucre sert de carburant à une partie notable du parc automobile : on roule avec le même alcool que celui du rhum mélangé avec un peu d'essence, ce qui tend à prouver que l'utilisation des biocarburants est une alternative viable aux dérivés pétroliers. De là à envisager une pile à l'éthanol, il n'y a qu'un pas, sachant que le pays est déjà doté d'un réseau de distribution de carburant adapté à l'alcool.  Nous ne débattrons pas plus loin des implications géopolitiques de cette possible source d'énergie, même si cela est hautement intéressant. Toutefois, notre cher Tschok pourrait se fendre d'un post chiant à ce sujet.

Mais alors pourquoi nos voitures ne roulent-elles donc pas encore à la pile au méthanol qui n'a que des avantages et aucun inconvénient?

Dans la pratique, construire une pile à combustible est hélas un peu plus compliqué que dans la théorie. En effet, rien ne sert de vous précipiter dans votre garage pour bricoler une pile DMFC afin de mettre fin à votre indépendance vis à vis d'EDF. Vous pourrez constater qu'après avoir plongé une paire d'électrodes dans un saladier d'anisette dosée par vos soins, le potentiel entre les deux électrodes restera désespérément nul. Un détail vous aurait-il échappé?

La pile à combustible nécessite en effet un catalyseur, comme un alliage de platine et de ruthénium. Les atomes de platine permettent de catalyser en cinq étapes (dont je vous épargnerai les équations chimiques) une molécule de méthanol,  pour produire les ions H+ et les électrons cités plus haut. Le problème c'est que la dernière étape de cette catalyse produit de l'acide formique qui contrarierait fort une électrode de platine pur. C'est là qu'intervient le ruthénium qui va se substituer au platine dans la dernière étape après avoir catalysé une molécule d'eau pour finalement produire du CO2 au lieu d'acide formique (HCOOH). Inutile de vous précipiter au supermarché du coin pour finaliser votre pile à pastis, il y a très peu de chance que vous y trouviez un alliage Pt/Ru.

De plus, l'utilisation d'un bête électrolyte liquide alcalin poserait problème car il réagirait avec le CO2 produit par la catalyse. Il faut donc utiliser un électrolyte solide comme une membrane polymère pour assurer la migration des ions H+ de l'anode vers la cathode, ladite membrane étant bien évidemment elle aussi introuvable au supermarché du coin, les chercheurs eux-mêmes ayant quelques soucis pour mettre au point une membrane perméable aux ions H+ et imperméables au méthanol pour éviter une fuite de carburant au travers de la pile.

En faisant abstraction de toutes ces difficultés, on peut envisager des piles DMFC pour des puissances raisonnables dans des appareils ayant une consommation relativement constante d'électricité. On devrait voir apparaître sous peu les premiers téléphones ou ordinateur fonctionnant au méthanol, la pile DMFC offrant plus d'autonomie tout en étant moins lourde qu'une batterie Li Ion habituelle. Il sera alors amusant de nous voir faire le plein de nos appareils le matin.

Dans une application automobile des piles DMFC, le problème est encore plus ardu. Non seulement la puissance requise pour la pile pose quelques problèmes pour sa réalisation, mais en plus les automobilistes ont la fâcheuse habitude de ne pas rouler constamment à vitesse stabilisée. En plus d'une pile complexe et coûteuse, il fait donc prévoir des batteries tampons elles-mêmes également complexes et coûteuses...

Bref, tout cela est très prometteur, mais il y a encore du boulot. Mesdames et Messieurs les chercheurs, au travail! ;-)

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