Une pile à combustible à base d’acide formique

Des scientifiques de l’EPFL et du groupe GRT ont construit la première unité capable de produire de l’électricité à partir d’acide formique au moyen d’une pile à combustible, et ceci d’une manière efficace du point de vue énergétique, sûre, économique et renouvelable. L’hydrogène apparaît comme l’un des vecteurs d’énergie les plus prometteurs dans la recherche de solutions de stockage de l’énergie renouvelable. Utiliser de l’hydrogène pour produire de la chaleur ou de l’électricité n’engendre pas d’émission de carbone ou de particules, ce qui signifie qu’il n’a pas d’impact négatif sur l’environnement. Le problème est que l’hydrogène offre une teneur en énergie très faible en volume. Il est donc très difficile à stocker et à transporter sous sa forme naturelle gazeuse. La solution alternative consiste à utiliser un porteur d’hydrogène tel que l’acide formique, qui constitue la combinaison la plus simple d’hydrogène et de CO2. Un litre d’acide formique permet ainsi de transporter 590 litres d’hydrogène. C’est la base du projet développé par le laboratoire de Gabor Laurenczy à l’EPFL et du groupe GRT, qui ont développé une pile à combustible nouvelle et intégrée à acide formique – hydrogène.

Un liquide facile à stocker

L’acide formique est liquide en conditions normales, facile à stocker, transporter et manipuler. Il est déjà produit à partir de sources renouvelables par centaines de milliers de tonnes, et est largement utilisé dans l’agriculture, l’industrie du cuir, celle du caoutchouc, et les industries chimiques et pharmaceutiques. L’appareil permettant d’extraire l’hydrogène de l’acide formique est constitué de deux parties principales, un reformeur d’hydrogène (HYFORM) et une pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC). Le reformeur utilise un catalyseur à base de ruthénium pour extraire l’hydrogène, bien que les scientifiques développent en ce moment des catalyseurs basés sur des matériaux encore meilleur marché. L’unité peut produire 7000 kWh par an, et sa puissance nominale est de 800 watts – à peu près l’équivalent de 200 smartphones en charge simultanément. Son efficience électrique est actuellement d’au moins 45%. Tant que l’acide formique utilisé est produit de manière durable, la pile à combustible est favorable à l’environnement et permet le stockage à long terme d’énergie renouvelable. Elle est silencieuse, émet un gaz propre, affiche un taux d’émission de dioxyde de carbone nul, et ne produit ni particules ni oxydes d’azote. L’appareil demande peu d’entretien et assure une performance du catalyseur stable et de longue durée. Sa technologie peut être démultipliée, et peut donc être utilisée aussi bien dans les ménages que dans les installations industrielles. Puisqu’elle n’a besoin d’être alimentée qu’en acide formique, le système ne requiert pas de connexion aux réseaux électriques, ce qui la rend idéale pour des régions retirées ou inaccessibles. «La transformation chimique du CO2, un gaz à effet de serre, en des produits utiles devient de plus en plus importante puisque ses niveaux dans l’atmosphère continuent à s’élever à cause des activités humaines,» explique Gabor Laurenczy. «C’est pourquoi produire de l’acide formique de manière durable – en utilisant le CO2 comme vecteur d’énergie de l’hydrogène – est très important. La demande mondiale d’acide formique est en hausse, particulièrement dans le contexte des énergies renouvelables. Les porteurs d’hydrogène, et leur production à partir du CO2, soit par hydrogénation, par biodéchets ou par biomasse, sont considérablement plus durables que les pratiques existantes.»

La HYFORM-PEMFC est le résultat d’un projet cofinancé par l’Office fédéral de l’énergie et GRT Group.