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Piles à combustible pratiques pour l'électronique
Un nouveau schéma de création d'un appareil compact qui convertit efficacement le méthanol en hydrogène pourrait rendre pratique l'intégration de piles à combustible dans les ordinateurs portables et autres appareils électroniques portables. Un tel appareil pourrait permettre à un ordinateur portable de fonctionner pendant 50 heures et d'être rechargé instantanément en échangeant un petit pack de carburant.
Conception chaude : Un nouveau plan pour un processeur de combustible (en haut) qui pourrait être utilisé dans les piles à combustible appelle à disposer une série de réacteurs dans des tubes concentriques. Au centre se trouve une chambre de combustion, entourée de chambres pour chauffer le méthanol et l'eau, extraire l'hydrogène du méthanol et éliminer le monoxyde de carbone. L'image du bas montre une option pour intégrer le processeur de carburant avec une pile à combustible à hydrogène.
Les piles à combustible alimentées au méthanol ou à un autre combustible liquide ont longtemps été considérées comme une solution aux besoins énergétiques toujours croissants des appareils électroniques portables. Mais les piles à combustible qui convertissent directement le méthanol en électricité sont encombrantes. Les piles à combustible qui fonctionnent à l'hydrogène gazeux sont beaucoup plus compactes, mais l'hydrogène, contrairement au carburant liquide, prend trop de place.
Un compromis idéal serait un système qui utilise une pile à combustible à hydrogène mais stocke l'hydrogène sous forme liquide sous forme de méthanol jusqu'à ce qu'il soit nécessaire. L'hydrogène serait libéré en une série d'étapes dans un processeur de carburant qui comprend le chauffage du carburant pour le vaporiser, le chauffage de l'eau pour le reformage à la vapeur et d'autres réactions pour éliminer le monoxyde de carbone. Mais le défi a été de les rendre à la fois petits et efficaces.
Lors de la réunion de l'American Chemical Society (ACS) la semaine dernière à Boston, Ronald mieux , professeur de génie chimique au Stevens Institute of Technology, à Hoboken, dans le New Jersey, a décrit un nouveau système qui pourrait résoudre le problème.
Contrairement aux conceptions précédentes, dans lesquelles les différentes étapes de traitement sont intégrées dans des couches plates successives, Besser propose une conception cylindrique dans laquelle les couches forment des tubes concentriques. Dans une telle conception, la chaleur se propage dans toutes les directions à partir d'une chambre de combustion au centre, facilitant les réactions nécessaires. Pour maintenir chaque couche à la température optimale, il incorporerait des aérogels, un type d'isolant relativement nouveau. Pour réduire les coûts, il propose d'utiliser des plastiques avancés pour plusieurs des couches.
Le processeur de carburant pour générer les 20 watts de puissance nécessaires à un ordinateur portable ou une grande radio aurait un diamètre de 4,8 centimètres et une longueur de 10 centimètres. L'ajout de la pile à combustible et du stockage de carburant pourrait signifier 20 centimètres supplémentaires de longueur, estime Besser, mais le processeur serait encore assez petit pour tenir dans un ordinateur portable. Considérant l'ensemble, le système stockerait environ 1 000 wattheures par kilogramme; les meilleures batteries n'atteignent que 300 wattheures par kilogramme, et les batteries d'ordinateurs portables peuvent représenter environ la moitié de cela. Besser dit qu'un tel système pourrait potentiellement fournir 5 à 10 fois plus d'énergie qu'une batterie.
Jamie Holladay , un président de session à la conférence ACS, est optimiste que le système peut fonctionner. Cependant, il dit que ses propres recherches suggèrent que l'incorporation d'une couche de plastique peut ne pas être possible, car elle pourrait se détériorer avec le temps. Au lieu de cela, il pourrait être possible d'utiliser une couche extérieure en métal ou en céramique.
Un certain nombre de groupes de recherche dans des entreprises et dans des laboratoires universitaires et gouvernementaux ont développé des composants pour piles à combustible qui pourraient bientôt être prêts à être incorporés dans des produits, bien que Holladay ne s'attend pas à les voir sur le marché avant au moins deux ans. (Voir Meilleures piles à combustible pour ordinateurs portables .) Il reste encore des problèmes à résoudre avec les piles à combustible à hydrogène. Par exemple, de telles piles à combustible produisent de l'eau tout en produisant de l'électricité, et trouver un moyen de se débarrasser de cette eau sans affecter l'électronique environnante dans un ordinateur portable est un défi, dit-il. De plus, les piles à combustible sont encore chères. Si un système à pile à combustible coûte trois ou quatre fois plus qu'une batterie, se demande Holladay, pourquoi ne pas simplement acheter des batteries supplémentaires pour les longs trajets ?
Et de nombreux experts pensent que les piles à combustible n'apparaîtront jamais à grande échelle dans l'électronique grand public. Ils doutent que les régulateurs, par exemple, permettent aux passagers d'apporter des liquides inflammables dans un avion, même en petites quantités et soigneusement emballés à l'intérieur du système.
Pourtant, les défenseurs de la technologie soulignent de nombreuses applications pratiques. Les secouristes équipés de puissantes radios de 20 watts ont besoin de sources d'énergie pouvant fonctionner pendant des jours ou des semaines sans accès direct au réseau électrique. (Voir Impression de piles à combustible.) L'armée pourrait également être un client important, en utilisant la technologie pour remplacer les batteries.