Une pile à combustible transforme l’hydrogène, le carburant, en électricité à l’aide d’air et d’autres catalyseurs. La pile à combustible exploite l’énergie chimique emprisonnée dans l’hydrogène gazeux et la convertit en énergie cinétique que nous connaissons sous le nom d’électricité, sans combustibles fossiles, sans combustion ni émissions polluantes. En tant que source d’énergie renouvelable remarquablement efficace et incroyablement propre, les piles à combustible peuvent remplacer à la fois les batteries et les moteurs pour alimenter les véhicules, les ordinateurs portables et les réseaux électriques résidentiels.
La technologie des piles à combustible a été bien étudiée et développée, bien que pour des raisons économiques et politiques, elle n’ait pas été largement mise en œuvre. Une telle source d’énergie propre, dans le cadre d’une économie de l’hydrogène généralisée, garantit moins de dépendance à l’égard de la diminution des approvisionnements en combustibles fossiles, crée moins de gaz à effet de serre qui contribuent au changement climatique mondial et n’explose pas ou ne fonctionne pas aussi souvent que l’électricité entraînée par un moteur.
Chimiquement, une pile à combustible absorbe de l’hydrogène et de l’air, crée de l’électricité et produit des sous-produits d’eau et de chaleur. Les couches extérieures d’une pile à combustible sont la plaque d’anode, avec une charge positive, et la plaque de cathode, avec une charge négative. Avec la plaque électrolytique centrale, ce sont des environnements catalytiques qui favorisent certaines fonctions électrochimiques.
L’anode sépare l’hydrogène en protons et en électrons. Les électrons circulent le long d’un chemin, produisant du courant électrique pour un circuit, tandis que les protons se déplacent à travers l’électrolyte jusqu’à la cathode. La cathode combine l’oxygène avec des protons, ainsi que la collecte de certains des électrons dans le circuit, pour les recombiner dans l’eau. La cathode permet à l’eau et à la chaleur supplémentaire d’être utilisées comme sources d’énergie supplémentaires.
Une alimentation en hydrogène indépendante, par exemple à partir d’un réservoir dans une station, n’a pas besoin d’être la seule source de carburant dans une pile à combustible. En fait, on peut courir sur des matières organiques en décomposition, comme la végétation, car cela dégage également de l’hydrogène. Ou l’hydrogène peut être séparé de l’oxygène de l’eau, par électrolyse, par l’énergie solaire ou éolienne. Si l’eau est utilisée comme source d’hydrogène, la pile à combustible est pratiquement immortelle, car elle poursuit le cycle de l’eau à l’hydrogène puis à l’eau.
De plus, une pile à combustible est flexible car elle peut être petite et portable ou plus grande et permanente. Le coût de la conversion à un réseau électrique alimenté par des piles à combustible peut être initialement élevé, mais au fil du temps, il réduira considérablement les coûts de maintenance, de réparation et de carburant par rapport aux générateurs d’électricité conventionnels. Si l’on peut utiliser la chaleur qui en résulte, par exemple, pour chauffer une maison pendant l’hiver, la pile à combustible devient encore plus rentable.