La Pile à combustible

Article publié sur Actunautique le 02/05/2019

Les différents générateurs des bateaux de plaisance : la pile à combustible

Que diriez vous d'un chargeur de batteries propre, silencieux, sans pièces en mouvement, n'ayant pas besoin du courant du quai, ne dégageant pas de gaz toxique à l'échappement, et pouvant fonctionner en continu à bord de votre bateau, qu'il s'agisse d'un voilier ou d'un bateau à moteur ? Penchons-nous sur la pile à combustible DMFC, ou pile au méthanol direct.

Pile à combustible EFOY Confort 210 - SFCM10
Pile à combustible EFOY Confort 210 - SFCM10
Définition
La pile à combustible fonctionne un peu comme une batterie que l'on viendrait alimenter en permanence en combustible.
La pile à combustible utilise l'énergie générée par l'exploitation de couples oxydo-réducteurs au sein d'un boîtier. L'oxydation d'un combustible réducteur sur un électrode, couplé à la réduction d'un combustible oxydant sur l'autre crée une tension entre les deux.
Historique de la pile à combustible
Bien que le système ait été découvert au milieu du XIXe siècle en Allemagne, c'est le programme Apollo de la NASA qui fit l'essor de ces appareils. En effet, les missions spatiales habitées américaines nécessitaient des moyens de recharger les systèmes présents à bord des capsules.
LEM Apollo 16 : précurseur dans le domaine des piles à combustibles
LEM Apollo 16 : précurseur dans le domaine des piles à combustibles
Anatomie d'une pile à combustible pour bateau de plaisance
Anatomie d'une pile à combustible pour bateau de plaisance
Anatomie de la pile à combustible
Un boîtier renferme un empilement de cellules comportant chacune deux électrodes (+ et -), un combustible réducteur (hydrogène ou méthanol) et un autre oxydant (en général l'oxygène de l'air ambiant).
Au sein de chaque cellule, les deux électrodes sont séparées par une membrane contenant un catalyseur accélérant les réactions électrochimiques.
Fonctionnement de la pile à combustible DMFC pour bateau de plaisance
Fonctionnement de la pile à combustible DMFC pour bateau de plaisance
Fonctionnement de la pile DMFC
Lors de la réaction, des ions H+ et des électrons se forment au niveau de l'anode qui baigne dans un mélange eau et méthanol. L'hydrogène nécessaire est extrait du méthanol contenu dans un réservoir.
Les électrons migrent ensuite selon un circuit déterminé générant la tension électrique. De la vapeur d'eau est formée lors de la réaction ainsi qu'un petit peu de CO2.
La somme des tensions des différentes cellules comprises dans la pile génère la tension utilisable, pour nous 12V.
Avantages d'une pile à combustible à bord d'un bateau (voilier et bateau à moteur).
Une pile comme la EFOY Comfort 210, branchée directement sur le pack servitude ou sur un répartiteur pour alimenter plusieurs packs de batteries,  délivre 210Ah par jour en 12V, près de 2,5 KWh.
Cette production est suffisante pour recharger en 24h00 un pack de batteries de 420 Ah qui aurait été totalement déchargé (une décharge très profonde correspond à 50% de la capacité de la batterie). L'appareil aura consommé 2,2L de méthanol durant ces 24h00. Le méthanol vaut environ 4,50 € le litre.
On peut évidemment coupler ces appareils pour doubler la capacité de charge quotidienne.
Les différents générateurs des bateaux de plaisance : la pile à combustible
Conclusion
En pratique la pile à combustible constitue un équipement onéreux (environ 4500€ dans sa version la plus puissante), mais propre (la production de CO2 correspond à celle de la respiration d'un enfant), silencieux (pas plus de bruit qu’un ordinateur), ne nécessitant quasiment pas de maintenance et qui apporte une forte autonomie électrique.
La pile à combustible intéressera principalement les plaisanciers adeptes de croisières à la voile, et les propriétaires de bateaux à moteur ne disposant pas d'un générateur de bord, et réalisant de petites croisières côtières sur des unités de type weekender ou timonier, et préférant les mouillages aux soirées passées au port.
Pour les voileux, la présence à bord d'un second générateur (hydrogénérateur ou capteur photovoltaïques), dépendant du temps de navigation ou de la météo, limitera considérablement les plages d'utilisation de la pile tout en conservant la possibilité de recharger ses batteries au mouillage et par temps couvert.
C'est la possibilité de longues croisières sans voir un port !
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