Les piles à combustible céramiques

Les piles à combustible céramiques convertissent l’énergie du combustible injecté en électricité avec un rendement inégalé, à petites puissances. Des microcogénérateurs (électricité chaleur) de 1-2 kWe, basés sur cette technologie, sont en développement et en démonstration.Depuis 10 ans les piles à combustible céramiques font l’objet de plusieurs projets de recherche au LENI, en étroite collaboration avec des partenaires industriels. Les composants céramiques et métalliques planaires de faible épaisseur, empilés en série et alimentés en air et en combustible (hydrogène, gaz naturel, biogaz,…) convertissent ces flux gazeux directement en électricité, co-produisant de la chaleur utile. En laboratoire le LENI mesure, sur des empilements-type (6 cellules – voir Figure) fournis par leur partenaire SOFCpower (Italie)/HTceramix (Yverdon), des rendements électriques bruts de 65-68% du pouvoir calorifique inférieur du combustible, ici le méthane, mélangé à la vapeur d’eau. Le cœur d’une telle unité (cf Figure) a un volume de 200 ml et une empreinte de 100 cm2 et produit environ 100 W. Son design a été développé au LENI. En application produit, une dizaine de ces empilements (60 cellules) compacts en série fournit 1 kWel pour couvrir les besoins de base en électricité d’une maison, tout en étant silencieux et propre. Dans le contexte énergétique actuel qui vise surtout les économies d’énergies et les technologies efficaces, des piles à combustibles qui transforment 2/3 de l’énergie d’un gaz (naturel ou biogaz, voire gaz de bois) en électricité auront un rôle important à jouer, en production décentralisée. En continuant ses recherches, le LENI avec ses partenaires estime que des rendements bruts dépassant 70% sont possibles, pour des produits à 1 ou plusieurs kWel avec des rendements nets (après déduction des auxiliaires) dépassant largement les 50%. Pour rappel, une centrale à gaz (naturel) en cycle combiné présente un rendement électrique jusqu’à 58%, mais ceci seulement à grande échelle (400 MWe – centralisé), et sans coproduction de chaleur utile. En outre, la distribution de gaz envers les consommateurs est associée avec des pertes moindres (<1%) que la distribution d’électricité centralisée à travers le réseau (ca. 7%).