Pile à combustible : Hydrogène vs Méthanol

[Sci-G]

Bonjour à tous !

Je m'intéresse à la pile à combustible. Dans ce forum, le sujet a déja été évoqué mais seul l'hydrogène comme carburant avait été retenu. Or il me semble qu'il est possible, via un "reformeur", qu'il est possible d'utiliser le méthanol.

Cette voie aurait l'avantage :
_de résoudre les problèmes de transport et de stockage liés à l'hydrogène (les infrastructures existantes suffisent).
_des risques d'explosion semblables à ceux existants aujourd'hui pour le pétrole.
_exit les problèmes de production d'hydrigène bon marché.

Cependant, cela pose plusieurs questions :
_cette solution est polluante. Dans quelle mesure ?
_Où trouve t on le méthanol ?

Pour cette dernière question, on m'a déja affirmé que toutes les terres cultivables n'y suffiraient pas. Cependant, j'ai lu (je ne sais plus où) que la France produit chaque année environ 400 millions de tonnes de déchets organiques. Question : Y a t il des solutions pour recycler ces déchets en méthanol (théoriques ou mises en pratique) ?

Voilà, bonne journée à tous !

[Cécile]

Salut,

D'après ce que je sais, quand on parle de réformage, on parle surtout du méthane (gaz de ville). Le méthanol serait, quant à lui, utilisé directement par des piles à combustible conçues pour ce carburant.
Le problème du méthanol est qu'il est très toxique (attaque des nerfs, notamment le nerf optique, d'où cécité) et totalement soluble dans l'eau. Ce qui veut dire qu'en cas de pollution, des quantités d'eau importantes seraient contaminées, et il serait impossible de s'en apercevoir sans analyses (contrairement à la pollution aux hydrocarbures, par exemple, qui sent fort et se remarque facilement).
Quant au méthanol, il devrait être produit soit à partir d'hydrocarbures, soit à partir de produits agricoles. Mais je ne me souviens plus du détail.
Mais vu les risques toxiques du méthanol, ça me semble une solution très dangereuse et plus pernicieuse que l'hydrogène (dont les risques ne sont pas la pollution diffuse)

[Sci-G]

Bonjour à tous !

Et pour ce qui est de l'éthanol ? Cela est certainement moins dangereux. Mais une pile à combustible peut elle en utiliser ? Avec quels déchets ? Peut on obtenir de l'éthanol à partir de déchets organiques ( je pense que oui puisqu'il me semble que l'on peut obtenir du méthane mais je n'ai pas d'information globale et complète sur le sujet) ? Quel serait la pollution globale générée par la filière éthanol ?

Bonne journée !

[Sci-G]

Bonjour à tous !

Autre question : ne peut on pas adapter le méthanol ?
Par exemple, on peut lui donner artificiellement une odeur (cela est courant pour le gaz naturel). N'existe t il pas un traitement ou un additif susceptible de réduire ses inconvénients sans remettre en cause son utilisation ?

Pourquoi cet acharnement ? parce que en plus des avantages précédemment décrit, cela permettrait de recycler les déchets organiques à grande échelle et, ce sans même dépenser d'énergie pour exploiter les sols (si en tous cas, on exploite les déchets organiques) !!!!

Bonne journée !

[Damon]

Salut,

L'éthanol offre des avantages comparables au méthanol avec des inconvénients moindre, n'oublions pas que le coût prohibitif de ce produit n'est dû qu'aux accises.

D'autres part je pense que l'odeur du porduit est suffisement puissante en elle-même et que pour pallier aux inconvénients réels donnés par Cécile, il existe des moyens simples, comme un additif colorant.
Et après tout les rejets accidentels d'hydrocarbure sont somme toute très rares et bien que tout deux toxiques ces produits sont entièrement métabolisables contrairement aux hydrocarbures pétroliers.

Je pense que l'hydrogène pose pas mal de problèmes en ce qui concerne le transport et le stockage tandis que l'option méthanol/éthanol pourrait être utilisée sans avoir à construire de nouvelles infrastructures de distribution, un simple nettoyage des cuves et canalisations étant suffisant.

Les déchets de combustion (brûlé ou dans une pile) de l'éthanol/méthnol sont H₂O et CO₂

Le CO₂ pouvant lui être absorbé lors de la synthèse nous avons de ce côté là un bilan nul.

damon

[Cécile]

L'éthanol est bien moins dangereux que le méthanol (d'ailleurs, c'est l'alcool de nos apéros, le seul problème est la consommation excessive, hips). Mais je crois qu'il est plus difficile à utiliser dans les piles à combustible. Déjà, les piles à combustible à utilisation directe de méthanol fonctionnent moins bien que celle à hydrogène.

Pour répondre à Damon, l'odeur du méthanol seul ne me semble pas très puissante (mais bon, vu son danger, je n'ai jamais mis mon nez sur une bouteille). De même, l'odeur de l'éthanol est faible. Alors imagine, un camion qui se renverse près d'une rivière, le méthanol se dilue dans l'eau, on ne s'en rend pas compte tout de suite (contrairement aux hydrocarbures utilisés actuellement), on ne peut pas le séparer (alors que les hydrocarbures flottent et sont ainsi récupérables), etc.
Un additif colorant serait une bonne idée pour détecter l'accident, mais je ne vois toujours pas comment dépolluer après coup. Sans compter toutes les émanations de méthanol dans les stations service (déjà, les pompistes respirent quelques pourcents de benzène, c'est pas génial pour eux, alors imaginez respirer 100% de méthanol, bonjour les maladies du travail). Et tout le monde en respirerait un tout petit peu (et oui, il y a toujours des fuites et de l'évaporation), j'ai peur que ce soit très embêtant en terme de santé publique.

[Steph]

Salut,

D'après ce que je sais, quand on parle de réformage, on parle surtout du méthane (gaz de ville). Le méthanol serait, quant à lui, utilisé directement par des piles à combustible conçues pour ce carburant.
Le problème du méthanol est qu'il est très toxique (attaque des nerfs, notamment le nerf optique, d'où cécité) et totalement soluble dans l'eau. Ce qui veut dire qu'en cas de pollution, des quantités d'eau importantes seraient contaminées, et il serait impossible de s'en apercevoir sans analyses (contrairement à la pollution aux hydrocarbures, par exemple, qui sent fort et se remarque facilement).
Quant au méthanol, il devrait être produit soit à partir d'hydrocarbures, soit à partir de produits agricoles. Mais je ne me souviens plus du détail.
Mais vu les risques toxiques du méthanol, ça me semble une solution très dangereuse et plus pernicieuse que l'hydrogène (dont les risques ne sont pas la pollution diffuse)

Mon Dieu mais c'est bien sûr, le méthanol est TELLEMENT toxique. Tandis que le pétrole n'a aucun effet dans l'eau, ne sent pas, aucune toxicité, plus propre que l'Evian.

Stéphane, qui rit jaune en voyant les arguments des fabricants de fric...euh je veux dire combustible

[Cécile]

Mon Dieu mais c'est bien sûr, le méthanol est TELLEMENT toxique. Tandis que le pétrole n'a aucun effet dans l'eau, ne sent pas, aucune toxicité, plus propre que l'Evian.

1- le pétrole se détecte mieux que le méthanol. Ca fait des grosses boullettes bien dégueu. L'essence aussi se détecte bien, il suffit de voir les irrisations sur l'eau dans les stations service. Je ne vois pas comment tu pourrais consommer sans t'en rendre compte du pétrole ou même de l'essence. Alors que de du méthanol...
2- en effet, la toxicité entre les deux est sans comparaison.

Bien sûr, tu peux caricaturer en me faisant dire ce que je n'ai pas dit, à savoir que le pétrole ou l'essence n'est pas toxique. Mais je ne vois pas ce que ça apporte.

[Narduccio]

Stéphane, qui rit jaune en voyant les arguments des fabricants de fric...euh je veux dire combustible

S'il éxistait un moyen fiable, pratique et économique de produire en grande quantité un carburant que l'on ne soit pas obligé de chercher dans des pays éloignés du consommateur, en payant des dessous de tables à plein d'intermédiaire, cela fait longtemps que l'on ne parlerait plus du pétrole. Tu as raisons les fabriquants de combustible pensent au pognon en premier, c'est pour cela qu'ils sont pragmatiques. C'est pour cela aussi qu'ils se diversifient dans de nombreux secteurs. Va sur les sites économiques et tu verra que ce sont les compagnies pétrolières qui investissent le plus dans le secteur des énergies renouvelables. Car ils veulent être là ou l'on gagnera de l'argent.

[Sci-G]

Bonjour à tous !

Ok, je résume :
La solution pile à combustible alimenté par alcool a les avantages suivants :
_Elle ne pose aucun des problèmes de production, stockage et transport liés à l'hydrogène.
_Les infrastructure actuelles étant suffisantes, elle est également moins onéreuse que pour l'hydrogène.
_les alcools peuvent être produits à partir de toute biomasse, déchets organiques comme hydrocarbures (on peut obtenir du méthane à partir du charbon).
_Dans le cas de l'utilisation des déchets organiques, on recycle à grande échelle les déchets.
_La production d'alcool est peu polluante (excepté dans le cas d'utilisation d'hydrocarbure).

Les inconvénients sont les suivants :
_Les piles à combustibles sont moins efficaces.
_Dans le cas du méthanol, le produit est toxique et dangereux.

En supposant que les piles à combustible soient opérationnelles, et que l'on ait réglé le problème de l'utilisation des alcools (piles mieux adaptées et additif susceptible de rendre visible, odorant, non soluble dans l'eau et non toxique le méthanol ou utilisation de l'éthanol...), quelle crédibilité offre une telle filière :

A partir de 400 millions de tonnes de déchets organiques, quelle quantité de méthanol peut on obtenir (il me semble qu'il existe une voie biochimique : la fermentation methanique) ?
Quelle consommation d'energie, et quelle pollution, sont nécessaires pour produire le méthanol ?
Compte tenu du rendement actuel des pile à combustibles, quels besoins peut on satisfaire ?

Voilà, merci à tous et bonne journée !!!

[aym]

le methanol est surtout dangereux sous forme gaz... les vapeurs sont tres toxiques

en solution, donc en cas de deversement , je pense que nombre de bacteries peuvent degrader le métahnol beaucoup plus vite que des hydrocarbures
mais ca reste une intuition, rien de prouver !!

[Cécile]

En supposant que les piles à combustible soient opérationnelles, et que l'on ait réglé le problème de l'utilisation des alcools (piles mieux adaptées et additif susceptible de rendre visible, odorant, non soluble dans l'eau et non toxique le méthanol ou utilisation de l'éthanol...)

Supposons... mais rien n'est moins sûr.

A partir de 400 millions de tonnes de déchets organiques, quelle quantité de méthanol peut on obtenir (il me semble qu'il existe une voie biochimique : la fermentation methanique) ?
Quelle consommation d'energie, et quelle pollution, sont nécessaires pour produire le méthanol ?

C'est difficile à dire, car si ce type de filière se mettait en place, il y aurait des améliorations techniques qui amélioreraient les rendements de conversion. Pour l'instant, ce n'est que du bricolage. Ensuite, on irait sûrement chercher de nouveaux gisements de déchets qu'on valorise autrement aujourd'hui. Et on n'utiliserait pas que des déchets, mais également des cultures consacrées à la production de carburant. Bref, en l'état actuel, il est difficile de donner des chiffres et de répondre à ta question.
De toute façon, il me semble clair que ce n'est pas une solution miracle qui résoudra tous les problèmes de carburant.
Au fait, il n'y a pas besoin d'attendre la pile à combustible pour utiliser les biocarburants. On peut en rajouter dans nos moteurs (d'ailleurs la Commission européenne impose 5 % de biocarburant d'ici quelques années, je ne sais plus si c'est 2005 ou après). Le rendement est certes moins bon dans les moteurs traditionnels que dans une pile à combustible, mais c'est au moins une solution pour aujourd'hui, pas pour dans 20 ans. Les biocarburants représentent 22 % de la consommation brésilienne de carburants : http://solar-club.web.cern.ch/solar-...obiomasse.html

[Sci-G]

Bonjour à tous !

Je te trouve plutôt pessimiste Cecile !

Pourquoi à défaut d’être miracle, je pense que la pile à combustible sera révolutionnaire ?

_Les industries automobiles, mais aussi d’électricité, investissent de très importantes sommes dans le développement de piles à combustible. Et ils continuent à le faire (General Motors parle d’horizon 2010 pour une production à grande échelle). Des exemplaires sont déjà mis en service et même parfois commercialisés (notamment en Californie où elle remplace les chaudières, voir plus bas). Or ce sont ni des altruistes, ni des philanthropes ni des écologistes convaincus. Leur motivation est le profit et s’ils investissent, c’est qu’ils estiment que les recherches ont de raisonnables chances d’aboutir. De ce point de vue, je tends à leur faire confiance (les industriels ont tendance à être frileux en matière de recherche et développement).
_Les applications en matière d’électricité sont extrêmement intéressantes : la production d’électricité peut ainsi être décentralisée. Chaque particulier (ou entreprise) dispose, en lieu et place d’une chaudière, d’une pile à combustible (qui occupe d’ailleurs un volume comparable). Celle-ci à pour vocation de produire de l’électricité mais la chaleur dégagée permet aussi le chauffage !!! Les économies d’énergie sont immenses : outre un rendement plus élevé (notamment par la récupération de la chaleur), il n’y a pratiquement plus de transport d’électricité donc de perte d’énergie (ou en tous cas beaucoup moins). Le réseau existant ne sert plus alors que pour l’appoint et pour alimenter les gros consommateurs d’électricité industriels. Sans compter que l’alimentation en électricité des régions isolées ou peu peuplées est beaucoup moins onéreuse, tant en terme d’entretien des réseaux que de gaspillage d’énergie !!!
_Or, la pile à combustible est pas (ou peu) polluante, appliquée à la fois à la production d’électricité et aux transports, c’est une part non négligeable des émissions de polluants qui disparaît. Cela ne règle certainement pas tous les problèmes, mais c’est très loin d’être négligeable !
_La pile à combustible s’intègre dans notre système actuel sans remise en cause majeure. Ce qui la fera d’autant plus facilement acceptée !!!

Bien sûr, pour cela, il faut disposer d’un carburant abondant, bon marché et facilement utilisable. Et c’est là que cela devient intéressant : si ce n’est pas le cas pour l’hydrogène, nous disposons déjà des infrastructures de production et distribution de méthane, qui peut alimenter les piles à combustible domestiques.
Le méthane provient pour l’instant essentiellement des réserves de gaz mais peut être obtenu à partir du charbon, bien sur, mais aussi de toute biomasse. Nous pouvons donc recycler l’ensemble de nos déchets organiques pour assurer notre alimentation en énergie et ce sans polluer (ou très peu) : c’est tout de même intéressant !!!
Or les techniques pour obtenir le méthane à partir de la biomasse sont déjà connue (même si elles sont perfectibles). Donc, dés que l’obstacle de la platine sera levé, il n’y a plus d’obstacle (d’un point de vue technique) à la généralisation de l’utilisation de la pile à combustible (au moins domestique) et ce dans un délai relativement cours (en 10 ans, l’essentiel du parc de chaudières est remplacé). La seule limite se trouve dans l’abondance dans la ressource qu’est le méthane et donc le rendement des techniques actuelles dans l’exploitation de la biomasse.
Combien de temps nous faudra t il pour lever l’obstacle de la platine ? Les industriels sont plutôt optimistes en la matière. Pour les raisons citées plus haut, je serai enclin à les suivre sur ce point.

J’avoue que j’ignorait la toxicité du méthanol. L’application de la pile à combustible en matière de transport prendra peut être plus de temps. Peut être faudra t il, dans le pire des cas, l’adapter à l’éthanol. Néanmoins, la production de méthanol ne devrait pas poser de problèmes (les technologies existent pour l’obtenir à partir du méthane).

Je ne parlerai même pas des conséquences géopolitique : une source d’énergie peu coûteuse est très largement réparti à la surface de la planète. N’est pas un pas important vers davantage de paix et un développement à la fois plus aisé et moins polluant des pays pauvres ?

Quoiqu’il en soit, le potentiel de cette technologie est immense. Certes, il n’y a aujourd’hui aucune certitude. Certes, la capacité d’obtenir une quantité suffisante de méthane (et méthanol) à partir de nos déchets serait la meilleure façon de garantir notre alimentation en énergie et ce sans polluer. Il s’agit là de la principale limite à cette technologie (si jamais elle devient opérationnelle).

Voilà, je sais, c’est limite philosophie utopiste, mais admettez qu’elle est fondée sur des arguments rationnels et des espérances réalistes (en tous cas considérées comme telles par les industriels) . Ceci dit je suis preneur de contre arguments, alors n’hésitez pas.

Bonne soirée à tous !

[dteuz]

pour le methane produit a base de dechet le systeme est perfectible et delicat ,les microorganismes sont frangiles.par contre la production ne fait pas du methane pur mais du biogaz qui est du CH4 + CO2 .
pour comparer,je ne connais pas du tout le systeme des piles a combustible ,je ne sais pas le rendement que çà peu avoir (je ne parle pas des avantages) mais en brulant le biogaz on peu produire de l'electricité avec 2/3 de rendement, le reste servant à faire fonctionner l'usine.
je doute que l'on puisse fournir beaucoup d'energie avec ce principe .

[Cécile]

Salut Sci-G,

Je te trouve plutôt pessimiste Cecile !

Oui, mais je ne suis pas la seule. J'écoutais hier des gens de l'Institut français du pétrole (IFP), qui pensent que la pile à combustible n'apparaîtra pas à grande échelle avant 2020 minimum, si elle apparaît un jour. Tu me diras : c'est normal, ils défendent le pétrole. Sauf qu'en fait, ils s'intéressent à tous les carburants. Ceux de l'Association française de l'hydrogène (AFH2) pensent la même chose sur les délais (même s'ils sont certains qu'elle s'imposera). Il y a un très bon article de Benjamin Dessus sur ce sujet dans La Recherche d'octobre 2002.

_Les industries automobiles, mais aussi d’électricité, investissent de très importantes sommes dans le développement de piles à combustible.

En pourcentage de leurs investissements en R&D, ces sommes sont ridicules. Certains constructeurs n'y croient pas et n'y investissent pratiquement rien (Peugeot...)

Et ils continuent à le faire (General Motors parle d’horizon 2010 pour une production à grande échelle).

Un magnifique coup de pub pour avoir une image écolo, bien moins chère qu'une campagne télévisée ou dans les journaux. Ca permet d'éviter les discussions sur la limitation des puissances et de la consommation.

Des exemplaires sont déjà mis en service et même parfois commercialisés (notamment en Californie où elle remplace les chaudières, voir plus bas).

Une pile à combustible stationnaire est bien plus simple qu'une pile à combustible embarquée. Il n'y a pas les problèmes de compacité ni de stockage d'hydrogène.

_Les applications en matière d’électricité sont extrêmement intéressantes : la production d’électricité peut ainsi être décentralisée. Chaque particulier (ou entreprise) dispose, en lieu et place d’une chaudière, d’une pile à combustible (qui occupe d’ailleurs un volume comparable). Celle-ci à pour vocation de produire de l’électricité mais la chaleur dégagée permet aussi le chauffage !!!

Tu décris là la cogénération, qui est en effet très intéressante. Mais quel est l'avantage, actuellement, de la pile à combustible par rapport à la cogénération avec turbines au gaz ? Le rendement est certes plus élevé sur place, mais le rendement global ("du puit à la roue") dépend de la manière dont tu as produit l'hydrogène.

Les économies d’énergie sont immenses : outre un rendement plus élevé (notamment par la récupération de la chaleur), il n’y a pratiquement plus de transport d’électricité donc de perte d’énergie (ou en tous cas beaucoup moins).

Le rendement global est généralement beaucoup plus faible (fabriquer et transporter de l'hydrogène demande de l'énergie).

Le réseau existant ne sert plus alors que pour l’appoint et pour alimenter les gros consommateurs d’électricité industriels. Sans compter que l’alimentation en électricité des régions isolées ou peu peuplées est beaucoup moins onéreuse, tant en terme d’entretien des réseaux que de gaspillage d’énergie !!!

Et tu les alimentes comment en hydrogène, tes régions isolées ? C'est plus facile de tirer un cable électrique que d'amener un pipe d'hydrogène ou de gaz.

_Or, la pile à combustible est pas (ou peu) polluante, appliquée à la fois à la production d’électricité et aux transports, c’est une part non négligeable des émissions de polluants qui disparaît. Cela ne règle certainement pas tous les problèmes, mais c’est très loin d’être négligeable !

Encore une fois, ça dépend de la manière de produire l'hydrogène. Si tu le produis à partir de combustibles fossiles, je ne vois pas l'intérêt, la pollution est simplement déplacée à l'endroit où tu réformes ton combustible. Si tu le produis à partir d'électricité, ça veut dire doubler ou tripler notre parc nucléaire, et en plus, c'est trois fois plus coûteux que par réformage, donc pas prêt de s'imposer

_La pile à combustible s’intègre dans notre système actuel sans remise en cause majeure. Ce qui la fera d’autant plus facilement acceptée !!!

AU contraire, c'est une révolution majeure. Ca implique un changement total de notre infrastructure pour distribuer l'hydrogène, soit plusieurs dizaines de milliards d'euros. Et un changement de tous les véhicules.

Bien sûr, pour cela, il faut disposer d’un carburant abondant, bon marché et facilement utilisable. Et c’est là que cela devient intéressant : si ce n’est pas le cas pour l’hydrogène, nous disposons déjà des infrastructures de production et distribution de méthane, qui peut alimenter les piles à combustible domestiques.

Oui, mais le rendement réformage + pile à combustible n'est pas tellement plus élevé que le rendement d'un bon système de cogénération classique.

Le méthane provient pour l’instant essentiellement des réserves de gaz mais peut être obtenu à partir du charbon, bien sur, mais aussi de toute biomasse. Nous pouvons donc recycler l’ensemble de nos déchets organiques pour assurer notre alimentation en énergie et ce sans polluer (ou très peu) : c’est tout de même intéressant !!!

Regarde les quantités : par rapport à ce dont nous aurions besoin pour nos véhicules, c'est peanuts.

Or les techniques pour obtenir le méthane à partir de la biomasse sont déjà connue (même si elles sont perfectibles). Donc, dés que l’obstacle de la platine sera levé, il n’y a plus d’obstacle (d’un point de vue technique) à la généralisation de l’utilisation de la pile à combustible (au moins domestique) et ce dans un délai relativement cours (en 10 ans, l’essentiel du parc de chaudières est remplacé).

La faisabilité technique n'est que le début d'un changement de technologie. Le principal obstacle est généralement le coût. Or, les piles à combustible sont très chères. Ensuite, on ne change pas de chaudière tous les dix ans. Ensuite, il existe une technique beaucoup plus simple et moins coûteuse pour faire des économies de chauffage et d'eau chaude, et pourtant elle ne se développe pas : il s'agit du solaire thermique.

La seule limite se trouve dans l’abondance dans la ressource qu’est le méthane et donc le rendement des techniques actuelles dans l’exploitation de la biomasse.

Et dans le prix et dans la formation des chauffagistes (entretenir une pile à combustible n'est pas simple) et dans l'intérêt écologique d'un tel système et dans l'inertie des gens au changement...

Je ne parlerai même pas des conséquences géopolitique : une source d’énergie peu coûteuse est très largement réparti à la surface de la planète. N’est pas un pas important vers davantage de paix et un développement à la fois plus aisé et moins polluant des pays pauvres ?

Le méthane, très largement réparti ??? C'est réparti différemment que le pétrole, mais c'est tout aussi concentré. On dépendrait d'autres pays (Russie...), c'est tout. Sans parler des difficultés de transport du méthane, qui font que c'est encore plus difficile d'un point de vue géopolitique (il faut que tous les pays traversés par les pipe lines soient stables politiquement).

Certes, la capacité d’obtenir une quantité suffisante de méthane (et méthanol) à partir de nos déchets serait la meilleure façon de garantir notre alimentation en énergie et ce sans polluer. Il s’agit là de la principale limite à cette technologie (si jamais elle devient opérationnelle).

Si tu comptes sur les déchets pour fournir le méthane, on n'ira pas loin.

Ceci dit je suis preneur de contre arguments, alors n’hésitez pas.

Avec moi, tu es servi !!