Les piles à combustible à oxyde solide (SOFC) sont un type de pile à combustible qui utilise un électrolyte solide pour convertir l’énergie chimique, sous la forme d’un combustible et d’un oxydant, en électricité. Les SOFC sont généralement constituées d’un matériau à électrolyte solide, tel que la zircone stabilisée à l’yttrium (YSZ), pris en sandwich entre deux électrodes poreuses. Les électrodes poreuses sont généralement constituées d’oxydes métalliques ou de composites métal-oxyde-céramique.
Les SOFC offrent un certain nombre d’avantages par rapport aux autres technologies de piles à combustible, tels qu’un rendement plus élevé, un coût plus faible et une durée de vie plus longue. De plus, les SOFC peuvent utiliser une variété de combustibles, y compris le gaz naturel, l’hydrogène, et même des combustibles dérivés du charbon.
Malgré les avantages des SOFC, il y a quelques inconvénients qui doivent être pris en compte. Il s’agit notamment du fait que les SOFC sont généralement grandes et encombrantes, et qu’elles nécessitent des températures de fonctionnement élevées (généralement entre 800 et 1000 °C). Cela signifie qu’elles nécessitent une isolation importante pour maintenir le combustible et l’oxydant à la bonne température.
La conception des SOFC est basée sur le concept des piles à combustible, dans lesquelles un combustible et un oxydant sont combinés dans une réaction électrochimique pour produire de l’électricité. Les SOFC sont généralement constituées d’un matériau d’électrolyte solide, tel que la zircone stabilisée à l’yttrium (YSZ), pris en sandwich entre deux électrodes poreuses. Les électrodes poreuses sont généralement constituées d’oxydes métalliques ou de composites métal-oxyde-céramique. Fonctionnement des SOFC
Les SOFC fonctionnent en faisant passer un combustible et un oxydant à travers les électrodes et le matériau électrolyte. Le combustible et l’oxydant réagissent pour produire de l’électricité et de la chaleur. La chaleur produite est généralement utilisée pour maintenir le combustible et l’oxydant à la bonne température. Ce processus est connu sous le nom de fonctionnement « auto-entretenu ».
Les SOFC peuvent être utilisées dans une variété d’applications, y compris la production d’énergie stationnaire, les véhicules et les sources d’énergie portables. Dans la production d’énergie stationnaire, les SOFC peuvent être utilisées pour produire de l’électricité sur place, réduisant ainsi le besoin de grandes centrales électriques centralisées. Dans les véhicules, les SOFC peuvent être utilisées pour alimenter les véhicules électriques, réduire les émissions et améliorer l’économie de carburant.
Les SOFC sont généralement plus efficaces que les autres piles à combustible, avec des efficacités allant jusqu’à 60%. Cette efficacité est due au fait que les SOFC fonctionnent à des températures plus élevées, ce qui augmente l’efficacité des réactions électrochimiques.
Le coût des SOFC est généralement plus élevé que celui des autres technologies de piles à combustible, en raison de la nécessité de températures de fonctionnement élevées. Cependant, on s’attend à ce que le coût des SOFC diminue au fur et à mesure de la maturation de la technologie.
Les SOFC offrent un certain nombre d’avantages environnementaux, notamment la possibilité d’utiliser des combustibles renouvelables et le fait qu’elles produisent moins d’émissions que les autres piles à combustible. De plus, les SOFC peuvent être utilisées pour stocker l’énergie provenant de sources renouvelables, comme le soleil et le vent, pour l’utiliser en cas de besoin.
Les SOFC peuvent utiliser une variété de combustibles, y compris le gaz naturel, le biogaz, le propane, le butane et l’hydrogène.
La SOFC et la SOEC sont deux types de piles à combustible. SOFC signifie « solid oxide fuel cell », et SOEC signifie « solid oxide electrolyte fuel cell ». Les deux types de piles à combustible utilisent un électrolyte à oxyde solide pour créer une réaction électrochimique entre un combustible et un oxydant. La principale différence entre les SOFC et les SOEC est que les SOFC utilisent des matériaux anodiques et cathodiques à conductivité électronique, tandis que les SOEC utilisent des matériaux anodiques et cathodiques à conductivité ionique. Cette différence de conductivité se traduit par des densités de puissance et des rendements différents pour les deux types de piles à combustible.
Une pile à combustible est un dispositif électrochimique qui convertit un combustible en électricité. Le combustible est généralement un gaz ou un liquide, et l’électricité est utilisée pour alimenter un moteur ou d’autres équipements.
Une pile à combustible se compose de deux électrodes, une électrode positive (anode) et une électrode négative (cathode), séparées par un électrolyte. L’électrolyte est un matériau qui conduit les ions, et il s’agit généralement d’un liquide ou d’un gel. Lorsque le carburant est introduit dans l’anode, il est oxydé par l’oxygène de l’air. Cette réaction produit des électrons, qui traversent l’électrolyte jusqu’à la cathode. À la cathode, les électrons réagissent avec l’oxygène de l’air pour produire de l’eau.
Le principal avantage des piles à combustible est qu’elles sont très efficaces. Elles peuvent être utilisées pour alimenter un large éventail d’appareils, des voitures aux ordinateurs portables.
Il n’existe pas de réponse unique à cette question, car le meilleur type de pile à combustible dépend de l’application et des exigences spécifiques. Cependant, en général, les PEMFC (piles à combustible à membrane échangeuse de protons) sont mieux adaptées aux applications portables et à petite échelle, tandis que les SOFC (piles à combustible à oxyde solide) sont mieux adaptées aux applications à grande échelle et aux applications utilitaires.
Les SOFC coûtent entre 700 et 1 200 dollars par kilowattheure.