Brevet : du LiquidMetal dans une pile à combustible Apple

Anthony Nelzin-Santos |
On prête depuis longtemps l'intention à Apple d'utiliser des piles à combustible dans ses ordinateurs (lire : Des batteries à l'hydrogène). Un brevet déniché par Cult of Mac montre qu'elle n'a pas arrêté ses recherches dans le domaine, et qu'elle pourrait même mettre à profit sa licence exclusive sur le LiquidMetal.

Le principe d'une pile à combustible à hydrogène est le suivant : le carburant, du dihydrogène (H2) entre dans la pile. Il rencontre alors une anode, ce qui provoque sa dissociation en cations (H+) et électrons (e-) : les cations poursuivent leur chemin alors que les électrons doivent passer par un circuit collecteur et génèrent un courant électrique. À la cathode, c'est du dioxygène (02) qui entre dans la pile : il réagit avec les cations et les électrons pour former de l'eau (H20), seul « déchet » de la réaction. Le CEA propose une animation qui permet de comprendre le fonctionnement de ces piles.

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Ce téléphone est alimenté en courant par une pile à combustible externe Toshiba. Ce modèle particulier utilise du méthane comme combustible, qui a le désavantage de rejeter du CO2. On le recharge avec une simple cartouche. La pile et les 5 cartouches valent 300 $/


Les piles à combustible restent chères : il faut produire le dihydrogène (à partir d'eau, de soufre ou de combustibles fossiles), fabriquer la pile elle-même (platine), et le rendement électrique peine à dépasser les 50 %. Mais ce coût baisse, le rendement augmente, et cette source d'énergie est plutôt propre.

Le brevet d'Apple (#7,862,957) s'intéresse à l'utilisation des alliages métalliques amorphes dans la réalisation des piles à combustible. On utilise traditionnellement des structures à base de graphites, de polymères ou d'alliages métalliques, mais les premiers sont de mauvais conducteurs électriques, alors que les derniers peuvent être fragiles. Un alliage amorphe comme le LiquidMetal, lui, est résistant et dur, bon conducteur mais aussi facile à refroidir : Apple pourrait donc utiliser sa licence exclusive pour l'utiliser dans de petites piles à combustible.

Quelques prototypes de téléphones et d'ordinateur utilisent ces technologies : on peut alors envisager une autonomie de 30 jours en appel avec un téléphone, d'une journée avec un ordinateur. Au lieu de brancher son appareil, il suffirait de changer la cartouche d'hydrogène pour le recharger. Apple travaille à ce genre d'applications depuis 2003 : il ne faut pas s'attendre à un iPhone à pile à combustible avant quelques années, mais la firme de Cupertino a ici pris une belle option qui lui serait exclusive.
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avatar jerome74 | 
dihydrogène, dioxygène... vous auriez pu continuer et dire que le "déchet" généré est du "monoxyde de dihydrogène (H2O)" ;-)
avatar aleholi | 
Outre le stockage du H2 (sous forme liquide ???), je pense qu'un souci est ce fameux rendement de 50%... Ca n'est pas très clair dans l'article, mais j'imagine que l'on parle du rendement de la conversion énergie chimique (H2) => énergie électrique. Rendement de 50% qu'il faut aussi multiplier par le rendement de la réaction H2O => 2*H2 + 02... environ 90% apparemment. On est donc autour de 45% de rendement au total. A comparer au >90% de rendement charge-décharge d'un accu au lithium : il faut 2 fois plus d'énergie, d'électricité, pour alimenter nos appareils électriques avec la pile à combustile actuelle. Il va en falloir des progrès, surtout à l'heure des énergies fossiles (charbon, gaz... et nucléaire) qui, en plus de polluer de diverses manières, seront épuisées à un moment ou à un autre ;)
avatar Bibotonio | 
@artanis : OK mais pour X volume de H2 comprimé dans une cartouche tu produits combien de ml ou de cl d'eau ? Suis pas expert chimiste mais ça pourrait en faire des quantités de flotte sur les 30jours d'autonomie annoncée pour un portable par exemple. Pauses "pipi" en perspective... ;-) Comme les batteries, la fabrication des piles à combustible doit être prise en compte dans le bilan global carbone (ou autre mesure de pollution de la planète). Et à mon avis, c'est loin d'être la panacée. Les gars de l'émission "Top Gear" s'étaient amusés à comparer une Toyota Prius avec une BMW M3. Résultat un peu exagéré et approximatif mais révélateur : la Prius n'est pas forcément moins écolo, loin de là.
avatar Anthony Nelzin-Santos | 
@lennoyl : avec une durée de séjour de 1 à 2 semaines. Le CO2, c'est 15 à 200 ans, le méthane 4 ans avec un PRG à plus de 20. Je ne parle même pas des CFC. M'enfin…
avatar Bibotonio | 
@maxjean2 : je rectifie mon délire science fictionnesque : "les agglomérations avec une forte densité de population et une grosse circulation de véhicules avec piles à combustibles seront donc en permanence recouvertes d'une épaisse couche nuageuse ou d'un épais brouillard." Ta réflexion est la même que pour tous les autres combustibles (fossiles) rien ne se perd, rien ne se crée, etc. Mais on prend de la matière ici pour la transformer là, et l'utiliser là bas. Ca serait pareil dans les piles à combustible à terme. On viderait les lacs et les cours d'eau pour alimenter les cartouches des piles à combustible... autant de mers d'Aral... bref, c'est clair ça sera absolument sans aucun impact écologique c'est évident, hein ? Bon je vais arrêter le café mouah... ;-)
avatar clemens94 | 
Sans compter les tonnes de plastique et de métaux qui faudra pour réaliser ces cartouches ! Et je pense que personne n'est près à devoir acheter des "recharges" pour leur ordi ou téléphone. Même à 3 ou 4€ l'unité ça marcherai pas s't'histoire... Sinon, c'est quoi exactement le "LiquidMetal" ?
avatar ttthebest | 
@jerome74 Bien sûr que non, c'est de l'hydroxyde d'hydrogène !
avatar Rigat0n | 
@ clemens94 : C'est un alliage un peu particulier et apparemment bien pratique dont on parlait il y a un moment parce qu'Apple en a l'utilisation exclusive.
avatar dperetti | 
Rejeter du CO2, ce gaz immonde qui nourrit les plantes et nous permet de vivre, quelle horreur !
avatar Bibotonio | 
Ca me fait penser à une pub pour un constructeur allemand de "voiture du peuple" : "Diminuons notre émission de CO2 ! éteignons feux de camp, stoppons nos voitures, etc." "Euh mais en parlant, vous expirez du C02 là ?..." "Euhm... non... pas du tout..." lol
avatar BeePotato | 
@ Bibotonio : « Bon je vais arrêter le café mouah... ;-) » Non, non, n’arrête pas, car tu as bien raison dans ton rappel de ce qu’est la pollution. Rappel nécessaire : on lit par exemple plus haut que la chaleur n’est pas polluante…
avatar stratovirus | 
# maxjean2 Envoi moi la ta copine, que je vérifie, on ne sait jamais, mycoses, voir pire… ;)
avatar alenoir | 
L'eau est effectivement un problème car il faut quoi qu'il arrive l'évacuer à un moment où un autre (le CO2, qui n'est pas un polluant Antony, faut arrêter d'y voir le mal absolu d'autant plus que le 1er gaz à effet de serre est la vapeur d'eau, n'a pas cet inconvénient). Dans son FCX Clarity, Honda a résolu le problème en inventant un système d'admission vertical qui permet d'évacuer l'eau par gravité et ainsi à la pile de démarrer même par température négative extrême. Mais c'est dans une voiture, il y'a un peu plus de place que dans un modèle portatif !
avatar worguen | 
les piles a combustible sont une invention absolument génial, mais rejeter de l'eau quand on a des appareils trufés de capteurs d'humiditée ça ne doit pas etre facil a meter en oeuvre... patience...
avatar gl3am | 
Il faut que l'on m'explique comment c'est propre de produire du dihydrogène et quel est le blian globale... ? ! ?
avatar worguen | 
ça n'est pas propre puisque le rendement est de 50% et que la production d'H2 est electrique donc nucleair
avatar Thorent | 
@ gl3am : C'est H20 qui est produit (eau) et le bilan est déjà donné dans l'article : 2(H2) + O2 --> 2(H2O) avec un détail des équation d'oxydoreduction ayant lieu permettant un bilan énergétique positif
avatar Thorent | 
@ worguen : Aucun rapport entre rendement et propreté d'une énergie, un moteur par exemple n'aura jamais un rendement à 100% car les frottements entrainent une restitution énergétique sous forme de chaleur, et la chaleur n'est pas polluante pour autant.
avatar asseb | 
la rentabilité n'a rien à voir avec la propreté d'un système... Et c'est plus propre que les moteurs à combustion par exemple, car cela permet de concentrer la pollution en un point, c'est alors gérable de retraiter le tout. Il faut du courant pour produire du H2 (électrolyse de l'eau), courant qu'on peut produire par des procédés sales mais qui polluent en un seul point plutôt que via tous les pots d'échappement des voitures. Ou alors produire ce courant par des procédés propres (éolien, hydrodynamique, géothermique...)
avatar Bibotonio | 
d'accord avec Worguen... ça sent la piste et la R&D mais difficilement applicable dans les iBidules. Imaginez votre iPhone qui sue ou qui fait "pipi" de l'eau pour fonctionner... Mouais. ;-) Sinon dans le registre pur science fiction : imaginons en 2154 tous les véhicules sur terre roulant avec des piles à combustible. Tout ce rejet d'H2O sous forme de vapeur d'eau ou autre... V'là les tempêtes, les innondations et la Terre recouverte en permanence d'une épaisse couche nuageuse. Ca serait assez drôle qu'en voulant soulager un mal ils ne créent des problèmes encore pires. :)
avatar Bibotonio | 
Point non négligeable également : le di-hydrogène est extrêmement inflammable. Déjà que les iPhones explosent spontanément, alors avec des piles à combustibles et cartouche de H2... j'vous raconte pô... ;-)
avatar Artanis | 
Ca peut difficilement être plus "sale" qu'une batterie à base de lithium...Un des problèmes des piles à combustible est qu'elles nécessitent des matériaux rares et chers (platine, terres rares...). L'hydrogène au départ est obtenu par électrolyse de l'eau (effectivement, en France c'est nucléaire à 70%, aux US ça serait du charbon...): on fait passer un courant électrique pour dissocier H20, qu'on stocke séparément, et lors de l'utilisation on reforme H20, et on récupère le rendement fois l'énergie nécessaire pour l'électrolyse. La pile à combustible n'est pas vraiment sale ni propre en soi, ce n'est pas un moyen de production, mais de stockage d'énergie. H2 n'est pas sale, c'est juste un poil explosif (et on a intérêt à avoir des recharges vraiment étanches).
avatar Artanis | 
Il est intéressant de savoir que nous avons en France des équipes à la pointe de la recherche dans ce domaine au CNRS et au CEA.
avatar lennoyl | 
ça serait quand même bien d'arrêter de dénigrer le CO2 comme ça. le plus marrant là dedans c'est que la fabrication des piles à hydrogène soi-disant plus écolo doit en produire une sacrée quantité. Sans oublier le fait que le gaz à effet de serre le plus important, ce n'est pas le CO2, mais la vapeur d'eau.
avatar Anonyme (non vérifié) | 
Faudrait expliquer à Bitonio que l'eau de la fin, c'est aussi l'eau du début, faut lui dire d'arrêter de croire que ça va faire monter le niveau de la mer ! Et autre chose; pour détendre l'atmosphère explosive de la pile : tout ce qui mouille n'est pas polluant ! je vais vous envoyer ma copine et vous me direz si c'est sale !
avatar Artanis | 
L'eau produite lors de l'utilisation est celle qui a été dissociée au début du processus. Et elle n'est pas relâchée sous forme de vapeur. Il y a juste un peu d'eau liquide a la fin, aussi inoffensive que de l'eau du robinet. L'utilisation d'une pile a combustible ne produit pas plus de CO2 que celui nécessaire a sa fabrication (pas plus qu'une batterie LiPo) et a l'électrolyse (en France, pas grand chose puisque c'est du nucléaire). Sérieusement, si on a des cartouches étanches a l'hydrogène, c'est pas de l'eau liquide qui serait difficile a stocker. Ce sont juste des conteneurs, rien a voir avec un système de watercooling (pour ceux qui penseraient aux G5).

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