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L’accroissement de la population mondiale et donc de la demande énergétique, la nécessité de limiter les émissions de gaz à effet de serre (CO2), l’épuisement des réserves carbonées fossiles (pétrole gaz, charbon), nous imposent de développer massivement la part des énergies renouvelables. Nous serons en effet neuf milliards d’habitants en 2050 et nous observerons un doublement de la demande énergétique. Parallèlement, on estime un épuisement des ressources d’ici 200 ans pour le charbon, 100 ans pour le gaz et 50 ans pour le pétrole. 
Il s’agit donc de mettre en œuvre de nouvelles technologies pour transformer ces énergies en vecteurs énergétiques, avec en premier lieu l’électricité, mais aussi l’hydrogène, combustible efficace et propre.

L’apport de la chimie et de la biologie dans ces recherches fondamentales et ces développements technologiques peut être majeur avec la mise au point de nouveaux matériaux, de nouveaux catalyseurs et de nouvelles réactions.

Actuellement une cinquantaine d’industriels travaillent sur la question de l’hydrogène, et notamment sur la pile à combustible, qui permet de transformer l’énergie combustible en énergie électrique. La France figure parmi les derniers à s’y intéresser, faute essentiellement de financement.

Pile à combustible au méthanol
Pile à combustible au méthanol

Cependant pour le moment, plusieurs problèmes demeurent dans l’exploitation de l’hydrogène. 
Tout d’abord, il n’est pas disponible seul, sur Terre. Il se trouve dans l’eau, l’eau oxygénée, l’ammoniaque. Actuellement, 98% de l’hydrogène produit provient d’hydrocarbures, ce qui n’est ni écologique ni économique ! 
On pourrait réaliser une électrolyse de l’eau, mais cette méthode est encore peu employée. Le platine pourrait aussi être utilisé, mais ce métal est très coûteux. En revanche, le fer et le nickel, plus accessible, pourraient faire office de catalyseur et remplacer le platine. 
Second problème : le stockage. L’hydrogène est un gaz. Il est difficile de le contenir et de le transporter. Des solutions chimiques sont à l’étude pour utiliser des matériaux solides poreux.

Schéma de fonctionnement de la pile à combustible
Schéma de fonctionnement de la pile à combustible

Les piles à combustibles (PAC) connaissent un regain d’intérêt au niveau international depuis la fin des années 1990 en tant qu’elles permettent une conversion efficace d’une énergie chimie en énergie électrique. Alimentées en hydrogène (qui peut être produit sans émissions de gaz à effet de serre), les PAC sont aussi susceptibles de s’associer aux batteries pour des transports électriques non polluants. Miniaturisées, elles visent le marché des équipements électriques nomades.

Écoutez les interventions de : 
- Marc Fontecave, membre de l’Académie des sciences, directeur du Laboratoire de Chimie et de Biologie des Métaux, UMR 5249, Université Joseph Fournier/CEA/CNRS, Grenoble. 
- Nicolas Bardi, Chef du Laboratoire des Composants PEM, CEA Grenoble - LITEN 
Tous les deux se sont exprimés dans le cadre d’un colloque de l’Académie des sciences qui a eu lieu le 1er avril 2008, sur Les défis de l’hydrogènes.

 

par Marc Fontecave de l’Académie des sciences, et Nicolas Bardi
http://www.canalacademie.com/emissions/es337.mp3

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