Émergence des piles à combustible à membrane échangeuse d’anions sans métaux précieux

L’hydrogène produit par des procédés décarbonés peut jouer un rôle dans la décarbonation de plusieurs secteurs en France, en particulier ceux de l’industrie et des transports, et jouer un rôle central dans le stockage de l’électricité issue de ressources renouvelables. En France, le secteur des transports constitue la principale source d’émissions de gaz à effet de serre (GES), avec plus de 30 % du total. Pour engager la décarbonation de ce secteur, il est essentiel d'électrifier une partie des véhicules routiers du parc automobile français. Pour les transports lourds, l'électrification par les technologies de l’hydrogène semble pertinente. Les piles à combustible, convertissant l’énergie chimique de l’hydrogène en énergie électrique par réactions électrochimiques, en sont au cœur. La technologie actuellement mature et commercialisée est la pile à combustible à membrane échangeuse de protons ( Proton-Exchange Membrane Fuel Cell , PEMFC). Cependant, à cause de son fonctionnement en environnement acide, cette technologie requiert l’utilisation de catalyseurs à base de platine et de membranes polymères fluorées, entraînant un coût économique et environnemental important. La technologie des piles à combustible à membrane échangeuse d’anions ( Anion-Exchange Membrane Fuel Cell , AEMFC), caractérisée par un environnement basique, permet de se passer de catalyseurs à base de métaux précieux et de membranes fluorées. L’utilisation de ces catalyseurs dépourvus de métaux précieux est particulièrement intéressante et sera approfondie dans cet article. Après une mise en contexte suivie d’une comparaison des PEMFC et AEMFC et de leur fonctionnement, l’article se focalise sur la description des catalyseurs sans métaux précieux à la cathode et à l’anode pour les AEMFC. Une attention particulière sera accordée à une nouvelle catégorie de catalyseurs développés pour l’anode comprenant un cœur de nickel et une coquille de carbone, éventuellement dopée par d’autres éléments.