La pile à combustible dont divers constructeurs automobiles veulent équiper leurs véhicules électriques dans les prochaines années est peut-être une technologie d'avenir, mais elle existe depuis déjà près de deux siècles.
Le principe qui régit le fonctionnement de la pile à combustible (PAC) est formulé et expérimenté dès les années 1830.
Une telle pile fabrique de l'électricité grâce à l'oxydation sur une électrode d'un combustible, généralement de l'hydrogène, simultanément à la réduction sur l'autre électrode d'un oxydant, comme l'oxygène.
Mais cette réaction chimique a besoin d'être accélérée par un catalyseur, du platine, un métal précieux, rare et très coûteux. Le coût de ce platine, représentant 25% du coût total d'une PAC actuellement, a longtemps freiné cette technologie, qui présente toutefois des avantages non négligeables.
D'une part, la pile à combustible fournit un rendement et une autonomie bien supérieurs à celles des véhicules électriques classiques, qui fonctionnent sur batteries. D'autre part, elle ne rejette aucun polluant, seulement de la vapeur d'eau.
Mais outre le coût du platine, le principal inconvénient de la pile à combustible est qu'elle fonctionne à l'hydrogène, qui n'existe pas isolément à l'état naturel sur Terre.
La quasi-totalité de l'hydrogène produit aujourd'hui, essentiellement pour des applications industrielles (chimie et raffinage), provient de la décomposition d'hydrocarbures - des énergies fossiles donc - et ces procédés émettent d'importantes quantités de CO2 et d'autres polluants.
Le grand défi est donc de parvenir à produire en quantités industrielles de l'hydrogène "vert".
Au CEA-Liten, qui travaille depuis des décennies sur la pile à combustible, on privilégie l'électrolyse "haute température" (décomposition de l'eau H2O en hydrogène et oxygène à l'aide d'un courant électrique). Mais tant l'électrolyse que la haute température nécessitent une grosse dépense d'énergie.
D'autres technologies ont commencé à apparaître, comme les piles au méthanol, mais elles ne sont pas adaptées pour propulser un véhicule.
La voiture "tout hydrogène" pour Monsieur tout le monde n'est donc pas pour demain, selon les chercheurs, qui privilégient des applications "de niche" comme les petits avions ou un voilier "zéro CO2".
Dans une voiture électrique telle que celle envisagée par Renault-Nissan, Ford et Daimler, la pile à combustible serait vraisemblablement "complémentaire" des batteries classiques.
Ces dernières assureraient la puissance en cas de forte accélération tandis que la PAC fournirait l'autonomie qui leur fait défaut en rechargeant notamment les batteries lorsque le mouvement est régulier.