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Jun 13, 2023

Graphite

Les piles à combustible sont devenues une source d’énergie viable et respectueuse de l’environnement, et des progrès technologiques continuent d’être réalisés. Aujourd'hui, les piles à combustible sont déjà utilisées comme source d'alimentation primaire et de secours pour les entreprises commerciales,

Les piles à combustible sont devenues une source d’énergie viable et respectueuse de l’environnement, et des progrès technologiques continuent d’être réalisés. Aujourd'hui, les piles à combustible sont déjà utilisées pour l'alimentation primaire et de secours des bâtiments commerciaux, industriels et résidentiels. Cependant, les piles à combustible sont également utilisées pour alimenter divers véhicules, notamment les chariots élévateurs, les voitures, les bus, les bateaux, les motos et les sous-marins. À mesure que la technologie des piles à combustible s'améliore, l'importance de l'utilisation de graphite de haute pureté dans les plaques bipolaires, les couches de diffusion de gaz et les catalyseurs des piles à combustible devient de plus en plus évidente.

À mesure que l’industrie des véhicules électriques (VE) se développe, l’autonomie s’avère être un défi majeur. Les piles à combustible peuvent être utilisées aussi bien dans des applications fixes que mobiles, bien que ces dernières nécessitent l'accès à une station de ravitaillement. Cependant, les véhicules électriques standards sont encore beaucoup plus limités par leurs batteries. Ceci n'est pas très pratique dans de nombreuses applications commerciales où les véhicules parcourent de grandes distances, ou dans des pays moins densément peuplés et ayant de longues distances à parcourir. Les piles à combustible peuvent fournir de l’énergie électrique à des autonomies comparables à celles des moteurs à essence ou diesel. Par conséquent, les piles à combustible sont fréquemment utilisées dans les transports en commun/bus, par exemple en Chine et en Amérique du Nord, en particulier dans les applications de type flotte où les véhicules reviennent chaque jour à un point central. Les bus à pile à combustible fonctionnent dans un certain nombre d’États américains, ainsi qu’au Royaume-Uni.

De plus en plus, les constructeurs automobiles envisagent cette technologie à plus grande échelle. Daimler et Honda louent déjà des véhicules à pile à combustible et sont suivis par d'autres constructeurs automobiles comme Toyota et Hyundai.

Une pile à combustible est un dispositif électrochimique qui convertit l'énergie chimique d'un carburant en électricité grâce à une réaction électrochimique du carburant contenant de l'hydrogène avec l'oxygène de l'air ou un autre agent oxydant. Les plaques bipolaires (BP) sont un composant clé des piles à combustible à caractère multifonctionnel : elles conduisent le courant électrique d'une cellule à l'autre, éliminent la chaleur de la zone active et empêchent les fuites de gaz et de liquide de refroidissement. Les couches de diffusion gazeuse (GDL) sont essentielles afin de répartir uniformément le gaz combustible et l'oxygène de l'air. Les catalyseurs et les substrats catalytiques sont déterminants pour augmenter la vitesse des réactions électrochimiques des piles à combustible.

Le graphite dans les piles à combustible est utilisé comme matériau conducteur pour les plaques bipolaires, qui constituent un composant essentiel de la structure de la pile à combustible. Les plaques bipolaires en graphite ultra fines doivent être pures et de haute qualité pour améliorer la conductivité électrique et thermique, ainsi que pour garantir un fonctionnement longue durée.

Les plaques bipolaires des piles à combustible à membrane échangeuse de protons, l’une des technologies les plus populaires, nécessitent du graphite de grande pureté et de grandes paillettes. Le graphite à grains fins est également utilisé comme additifs et charges, mais il s'agit d'un composant relativement faible dans les piles à combustible.

Le graphite est également utilisé dans le GDL, où le graphite a un impact sur la porosité de cette couche.

Enfin, du graphite de haute pureté est utilisé comme substrat de catalyseur, permettant aux métaux précieux du catalyseur d'être en contact étroit avec les réactifs chimiques, tout en évitant toute contamination.

Les piles à combustible reposent sur un processus électrochimique et non sur une combustion. Les émissions nocives des piles à combustible sont vraiment inexistantes – un changement absolu, même par rapport aux processus de combustion de carburant les plus propres. L'eau et la chaleur sont les seuls sous-produits des piles à combustible. Les piles à combustible sont également beaucoup plus efficaces que les moteurs à combustion pour convertir le carburant en énergie. Comme elles ne comportent aucune pièce mobile, les piles à combustible sont silencieuses, durables, fiables et nécessitent peu d’entretien.

L’UE poursuit activement la coopération internationale en matière de recherche et d’innovation en matière d’hydrogène renouvelable par le biais de Mission Innovation, une initiative mondiale visant à accélérer les efforts d’innovation en matière d’énergies renouvelables. L'objectif de la Clean Hydrogen Mission est de réduire les coûts de l'hydrogène propre pour l'utilisateur final à 2 $/kg d'ici 2030 et de développer au moins 100 vallées de l'hydrogène dans le monde d'ici 2030. Les politiques nationales en place ont été enregistrées par l'Agence internationale de l'énergie. (AIE) rapport sur l’hydrogène.1