Diapositive 1

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Du nouveau du coté des piles à combustible!
Pascal Brault Groupe de recherches sur
lEnergétique des Milieux Ionisés UMR6606
Université dOrléans CNRS PolytechOrléans BP
6744 45067 ORLEANS Cedex 2
Pascal.Brault_at_univ-orleans.fr
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Sommaire

• La politique énergétique de la France
• après le sommet de Rio
• Action 21 ? programme global daction pour un
• développement durable au XXIe siècle
• Renforcer les bases scientifiques du
  développement durable
• Un exemple de conversion de lEnergie
• Les Piles à Combustible
• LEnergie Hydrogène
• H2 Un vecteur énergétique avec les vertus
  de lélectricité
• et des énergies fossiles sans les inconvénients
• Production, distribution, stockage
• Application aux transports

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Les étapes des accords internationaux sur le
développement durable
Juin 1992 Déclaration de Rio du Sommet
Planète Terre ? prise de conscience
universelle des risques multiples encourus par
la planète Terre et ses habitants au regard
de la situation de lenvironnement physique,
biologique, économique et social ? meilleure
gestion des ressources de la Planète Décembre
1997 Protocole de Kyoto ? Modalités du
développement durable (Réduction émission gaz
à effet serre, ) Août-Sept. 2002 Sommet de
Johannesburg ? Plan daction aboutir à
léradication de la pauvreté et réaliser le
développement humain.
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in Sommet mondial du développement durable
Johannesburg 2002 LA SCIENCE AU SERVICE DUN
DÉVELOPPEMENT DURABLE Contribution des
organismes publics de recherche français
Les principaux axes de recherche concernent
lénergie photovoltaïque, en vue daméliorer
les rendements de conversion, dabaisser les
coûts de fabrication des modules photovoltaïques
et doptimiser la gestion dun système
énergétique complet lénergie géothermique,
en vue délargir les domaines dexploitation de
cette ressource actuellement limitée
aux gisements sédimentaires (aquifères profonds
pour le chauffage urbain) ou volcaniques
(production délectricité à partir de vapeur)
vers des potentiels plus vastes (socles profonds)

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la production de combustibles non-fossiles et
leur conversion en énergie électrique, thermique
ou mécanique par des piles à combustible dont les
rendements sont bien supérieurs aux rendements
des convertisseurs classiques (turbines,
moteurs diesel...), le carburant hydrogène
pouvant être obtenu par électrolyse de leau ou
par gazéification de la biomasse le stockage
de lénergie, en visant un stockage
maximal dénergie par unité de volume et de
masse, par exemple dans des batteries au lithium,
ou des micro-batteries pour cartes à puces
lutilisation rationnelle de lénergie, où un
effort particulier est mené pour modéliser des
systèmes thermiques et thermohydrauliques et des
dispositifs très avancés en vue de réduire leur
consommation énergétique.
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Le convertisseur idéal de lhydrogène ? La (les)
pile(s) à combustible(s)
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? Pile basse température Pile à membrane
échangeuse de proton (PEMFC) ? Pile haute
température Piles à oxyde solide (SOFC)
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Pile à membrane échangeuse de proton (PEMFC)
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Pile à membrane échangeuse de proton (PEMFC)
tissu de carbone
Couche de diffusion (? 50 µm) carbone poreux
(80 ) PTFE (20 )
Couches Actives (10 µm ) carbone poreux PTFE
catalyseur
Membrane Nafion (30 ?150 µm) polymère perfluoré
acide
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Pile à oxyde solide (SOFC)
Pile à oxyde solide (SOFC)
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Pile à oxyde solide (SOFC)
Anode (poreuse)
Ni-ZrO2/Y2O3
Sr1-1.5xYxTiO3
ZrO2-Y2O3
Electrolyte (dense)
La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3
Cathode (poreuse)
La0.8Sr0.2MnO3
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Verrous scientifiques et technologiques
Augmenter température de fonctionnement PEMFC (?
120C) Baisser température de fonctionnement
SOFC (1000C ? 700C)

• Recherches sur les matériaux de cur de piles
• Hautes performances, faibles coûts, durables,
  tailles
• Fonctionnement et environnement de la pile
• Gestion des gaz, de leau ? Pb corrosion
• Durée de vie gt 5000h (automobile)
• Implantation production stockage H2

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Verrous scientifiques et technologiques (suite)

• PEMFC Catalyseur sans platine ? implication
  sur électrolyte (anionique OH-)
• Valoriser  déchets  pétroliers comme nouveaux
  combustibles (glycérol)
• -SOFC Electrolyte conducteur protonique
• Réduction des épaisseurs
• Nouveaux matériaux délectrode (perovskites,
  fluorite)
• Approche système
• - Plaque Graphite ? matériaux emboutissable
  léger, non corrodable (Acier traité)
• Bipolaire

Coût dune pile 1/5 plaque bipolaire 1/5
électrolyte 1/5 électrodes 2/5 le système
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La question de lhydrogène
Sécurité validée Infrastructure Transport,
stockage, distribution. (voir Islande, Autoroute
de lHydrogène (Norvège))
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La question de lhydrogène (suite) Distribution
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La question de lhydrogène (suite) Distribution
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La question de lhydrogène (suite) La production
Electrolyse H2O ? H2 1/2O2 Eolien Solaire
(Photovoltaïque et Thermique) Nucléaire Réformage
HC O2 (H2O)?xH2 yCO Thermique, plasma,
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La question de lhydrogène (suite) Le stockage

• Stockage gazeux hyperbar
• (en test sur véhicule 300 bar. Etude validée 700
  bar)
• Hydrures métalliques (Palladium, )
• borohydrures (LiBH4, NaBH4, )
• Nanostructures de carbones

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Perspectives davenir?
Applications nomades 2010 -2020 Applications
transports 2030 2050 Applications
stationnaires 2050 APU 2015
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Perspectives davenir?
Dans 100-150 ans plus de pétrole, plus
duranium
mais encore de lhydrogène, du soleil, du vent
et des idées ?
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Application aux transports
Voitures PAC
26/01/2007 Ford H2, un concept et un
prototype Ford Airstream et Edge HySeries, des
voitures à hydrogène qui se rechargent.
02/12/2006 Ford Explorer à PAC Le Ford
Explorer à pile à combustible, l'hydrogène pour
les familles américaines.
12/09/2006 Peugeot 207 CC Épure à PAC Peugeot
207 épure, blanche, électrique et écologique 
zéro pollution.
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Autres véhicules PAC
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véhicule Honda FCVX
autonomie 300 km, PAC 100 kW
moteur sur roue 25 kW
chassis bas ? amélioration de lhabitabilité
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véhicule GM Hy-Wire
l'Hy-wire, le réservoir blindé de 75 kg contient
2 kg d'hydrogène !). Avec une autonomie de
400 km,
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Projet GENEPAC PEUGEOT - CEA
?
?
?
? Peugeot Partner Taxi Pile A Combustible
? Compartiment moteur et pile à combustible du
Peugeot Partner Taxi
? Rack réservoir hydrogène du Peugeot Partner Taxi
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Projet CUTE Clean Urban Transport for Europe 9
villes dEurope Amsterdam, Barcelona, Hamburg,
London, Luxembourg, Madrid, Porto, Stockholm,
Stuttgart
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(No Transcript)
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17/04/2003 Bateau à lHydrogène
08/04/2003 De l'hydrogène dans l'eau ! C'est
ce qui arrive quand on fait fonctionner un
sous-marin avec une pile à combustible.
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En attendant ... on peut utiliser la voiture
hybride