Mise en réserve de l’énergie
par Jacques_M
mercredi 6 février 2013
Chacun connait l'importance de mettre l'énergie en réserve que ce soit à bord des véhicules ou pour une utilisation statique.
Dans ce but, on peut utiliser l'acide formique (appelé aussi acide méthanoïque).
La décomposition de l'acide formique donne de l'hydrogène et du CO2 : l'hydrogène alimente la pile à combustible pour produire de l'électricité et le CO2 est liquéfié et stocké dans un réservoir.
Quand de l'électricité est disponible, elle permet la production d'hydrogène (par électrolyse de l'eau) : l'hydrogène combinée avec le CO2 en réserve redonne l'acide formique.
L'idée est exposée sous forme de 4 astuces :
Astuce n° 1 : deux réservoirs déformables enfermés dans une enveloppe rigide :
- l'un contenant l'acide formique (HCOOH) qui sera décomposé en hydrogène (H2) et en CO2,
- l’autre contenant le CO2 liquide.
Pendant l’utilisation, un réservoir se vide (acide formique) et l’autre se remplit (CO2).
A la station de remplissage, un pistolet à deux orifices permet l’opération inverse : remplir le réservoir d’acide formique et vider le réservoir de CO2 liquide.
Les réservoirs déformables existent déjà sur les voitures de F1.
En ce qui concerne la décomposition de l'acide formique, il y a la méthode de Gabor Laurenczy de l'EPFL (École polytechnique fédérale de Lausanne).
Vous avez aussi une vidéo mais en anglais.
Astuce n° 2 : on utilise la chaleur dégagée par la pile pour la dissociation de l’acide formique, qui peut s’effectuer à basse température (env. 80°C) en utilisant les catalyseurs appropriés, et qui permet d'obtenir des pressions élevées et sans production de monoxyde de carbone (CO).
Si on compare avec le méthanol, il faut atteindre près de 270°C, même avec catalyseurs, pour la dissociation : on ne peut donc pas profiter de la chaleur de la pile, autrement dit, il faut utiliser environ 20% de l'hydrogène produit pour la dissociation.
Astuce n° 3 : on liquéfie le CO2 pour pouvoir le stocker dans le réservoir.
Pour liquéfier le CO2, on abaisse la pression :
- pour l’hydrogène, à la pression d’entrée dans la pile,
- pour le CO2, dans l’intervalle de pression défini par le diagramme de phase pression-température du dioxyde de carbone en tenant compte du point triple et du point critique pour permettre de liquéfier le CO2.
Voir ce diagramme.
Astuce n° 4 : on régénère l'électrolyte de la pile
Dans l’exemple (voir figure), c’est une pile alcaline (AFC) qui a été choisie, essentiellement pour tenir compte du coût des électrodes, mais aussi du rendement et de la température.
L’électrolyte étant traditionnellement une solution de KOH, cela pose le problème de la formation de carbonates à cause du CO2 contenu dans l’air.
Il faut donc :
- soit capter le CO2 avant l’entrée de l’air dans la pile,
- soit vidanger régulièrement l’électrolyte et le remplacer (un peu comme on vidange, actuellement, l'huile moteur),
- soit séparer et traiter les carbonates directement à bord du véhicule.