Les enjeux de la pile à combustible PEM à catalyse platine : Chronologie prospective par filiere

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C. Hocquard (BRGM)

La PAC est trop souvent considérée, depuis le public jusqu’au milieu ingénieur, comme un produit " futuriste ", dépendant de la seule automobile…. voire un mort-né en raison du développement attendu des voitures hybrides. Afin de mieux comprendre les enjeux de la PAC, il est indispensable d’analyser son futur en termes d’"applications filières " et de "timing" selon quatre stades évolutifs : laboratoire R&D, préséries pour tests pilote, début de la production industrielle sur un marché de niche, pénétration massive du marché (mass market). Concernant la PEMFC/DMFC qui nécessite la catalyse Pt (Ru - Au), un bref résumé de la chronologie d’apparition probable :

1. D’abord la micro-PAC pour appareils électronique mobile (types DMFC et PEMFC) : 2005 (début de l’industrialisation) -2007 (pénétration massive). Casio, Hitachi, Motorola, NEC, Smart Fuel Cell et Toshiba développent des " direct methanol fuel cells " (DMFC) pour ordinateurs portables. Les systèmes intégrés seront commercialisés dès 2005, Intel l’annonce pour 2007
2. La cogénération résidentielle individuelle ou de lotissement (chaleur - électricité) : 2004 (début) - 2010 (pénétration massive). Mitsubishi annonce un rendement énergétique global qui dépasse 80% (et un rendement électrique de 34%). D’autres PAC, plus grosses et fonctionnant à haute température (sans besoin de catalyse Pt) seront concurrentes pour des installations collectives ou industrielles.Les véhicules hybrides (faisant le pont entre l’actuel moteur à combustion et les "fuel-cell vehicles") : 2006 – 2010 (administrations). Des obstacles majeurs demeurent comme le pic de puissance au démarrage (ultracondensateurs), le gel (Honda a testé une PEMFC résistante à -10°C), le prix et le vieillissement des matériaux du stack (membrane + catalyseur). En revanche, l’autonomie, le réservoir (Millennium Cell Inc), la taille-poids, l’électronique de gestion sont plus des défis, même s’ils nécessitent des améliorations)
3. Les véhicules de transports collectifs (bus et taxi), véhicules des administrations, flottes distribution en ville : 2004 (nombreuses flottes pilote de constructeurs auto en cours de tests) - 2010 (métropoles des pays développés). On note aussi la volonté affirmée de la Chine (2008 Beijing Olympic Games and 2010 Shanghai World Expo).
4. Les véhicules particuliers "tout PEMFC" (la première``hydrogen highway'' sera développée en Californie en 2010 (dixit Schwarzenegger) , mais le début de la pénétration massive devrait se profiler autour de 2020)
5. Tansport voie ferrée : Etudes en cours, un prototype PEMFC de locomitive est prévu pour 2009
6. Les applications militaires (Genesis Fueltech Inc. "Military Fuel Cells: The Next 5 Years" : fuel cell to replace the BA 5590 (standard military battery) in Harris' hand-held tactical radios. The BA 5590 weighs 3 pounds and is not rechargeable (soldiers have to carry several). MTI's fuel cell refill weighs about 1.5 pounds. Production is about a year away. Mais "wait and see" pour les véhicules projetés sur théatre.
7. L’aéronautique (2050 ? ) : FASTec hydrogen-powered electric airplane project, is continuing tests on the E-Plane. Intérêt pour les drones militaires.