Une petite pile à combustible ultraperformante

Stations météo et capteurs environnementaux de montagne, contrôle à distance des pipelines, drones ou même camping : de nombreux domaines bénéficieraient d’un approvisionnement énergétique peu volumineux, de longue durée et écologique. Dans cette optique, la start-up Inergio, basée au parc de l’innovation de l’EPFL, a mis au point une pile à combustible miniaturisée 80% plus légère que les modèles de même puissance actuellement sur le marché. Grâce à plusieurs fonds d’aide au démarrage, elle vient de finaliser un prototype qui permet de produire 25 watts en continu avec une pile de 25 centimètres de long sur 14 de haut et de large. Prochaine étape pour cette spin-off issue de 15 ans de recherche entre l’EPFL et la HEIG-VD : tester son dispositif dans diverses entreprises de la région et développer une ligne de production pilote.

Sept à huit heures d’autonomie pour un drone de livraison

Les piles à combustibles – dont fait partie la pile à hydrogène, pressentie pour alimenter les automobiles du futur – représentent une alternative prometteuse dans l’optique d’une neutralité carbone. Elles convertissent un combustible et une substance qui permet sa combustion directement en énergie. La réaction libère ainsi de l’électricité, de l’eau et de la chaleur. La technologie utilisée par Inergio, dite à oxyde électrolyte solide (SOFC pour Solid Oxide Fuel Cell), fonctionne à haute température (650°C) mais présente l’avantage de produire de l’électricité avec un très bon rendement sans émettre de polluant. La chaleur dégagée nécessite cependant habituellement une imposante isolation qui la limite a des applications stationnaires. « Le tour de force des quinze ans de recherche en laboratoire, note le CEO, est d’avoir localisé la zone à haute température sur une petite surface au cœur de la pile. » Cela a permis de miniaturiser l’isolation et obtenir un système trois fois plus léger pour un rendement identique.

Le système développé par Inergio fonctionne pour l’instant avec un combustible tel que le butane ou le gaz naturel qui alimente l’anode alors que l’oxydant est l’oxygène de l’air. Outre les électrons, la réaction produit de la vapeur d’eau et une infime quantité de dioxyde de carbone. « Le grand avantage, explique Mahmoud Hadad, est que le butane se trouve à un prix réduit dans le commerce. Sous forme liquide, il est beaucoup plus léger et facile à transporter que l’hydrogène. » Toutefois, ce dernier, qui reste pour l’heure difficile à produire, pourra à l’avenir également être utilisé par la pile, la rendant encore plus performante et écologique.

L’autonomie de la micro-pile à combustible, branchée à une cartouche de butane/propane, est jusqu’à 20 fois supérieure à celle d’une batterie lithium-ion de même taille. « Par exemple, avec une pile de quatre kilos, il est possible de produire 500 watts et donner une autonomie d’environ sept à huit heures à un drone de livraison, contre une soixantaine de minutes actuellement », souligne Mahmoud Hadad. Le système est modulable et permet de fournir entre 25 et 500 watts en fonctions des applications. Dans des endroits reculés, comme en montagne, il présente l’avantage d’être une source d’énergie sûre, silencieuse, non dépendante des conditions météorologique et qui ne nécessite aucune intervention sur de longues périodes.

La start-up s’est attelée cette année, grâce à un programme Enable de la Vice-présidence à l’innovation de l’EPFL et l’obtention de nombreux prix et soutiens de démarrage, à obtenir un système tout-en-un dans un volume plus petit qu’un carton à chaussures. Le système peut ainsi être facilement transporté ou placé dans des unités de contrôle d’autant qu’il est capable de fournir des performances stables durant plusieurs dizaines de milliers d’heures. La prochaine étape pour Inergio est de tester son prototype dans diverses entreprises de la région et développer une ligne de production pilote.