Les piles à combustible étaient autrefois présentées comme la solution high-tech ultime pour remédier à la faible autonomie des batteries d’ordinateurs portables, mais près de vingt ans plus tard, nous n’en disposons toujours pas et il semble que nous n’en aurons jamais. Qu’est-il arrivé à cette source d’énergie prometteuse pour les ordinateurs ?

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Qu’est-ce qu’une pile à combustible ?

Une pile à combustible est un dispositif qui convertit l’énergie chimique en électricité. À cet égard, elle fait la même chose qu’une batterie. La différence réside dans la manière dont la pile à combustible génère un courant électrique.

Tout comme une batterie, une pile à combustible possède une anode, une cathode et un électrolyte. Les ions (atomes chargés électriquement) passent de l’un à l’autre, ce qui génère un courant. Contrairement à une batterie, l’énergie n’est pas stockée dans la pile à combustible. Au contraire, la pile a besoin d’un approvisionnement constant en carburant et en oxygène. Dans le cas d’une pile à hydrogène, il s’agit de l’hydrogène d’un réservoir de stockage et de l’oxygène de l’atmosphère.

La réaction chimique qui génère de l’électricité à partir de ces deux composants est provoquée par un catalyseur. Un catalyseur est un matériau qui provoque une réaction chimique sans subir lui-même de changement chimique. Dans une pile à hydrogène, après avoir libéré l’énergie dans le combustible, le résultat final est de l’eau provenant de la liaison des atomes d’hydrogène et d’oxygène.

Les piles à combustible sont remarquables parce qu’elles offrent un moyen propre de produire de l’électricité à partir d’un combustible chimique sans le même degré de pollution que, par exemple, un générateur à moteur à essence. Elles n’ont pas besoin de se « charger » comme le fait une batterie. Il suffit de s’assurer que le carburant et l’oxygène continuent de circuler et vous aurez de l’électricité.

Les piles à combustible pour ordinateurs portables sont réelles !

Au fur et à mesure que les piles à combustible deviennent plus petites, l’idée de faire fonctionner un ordinateur portable avec une pile à combustible devient plus prometteuse. Cependant, avoir une pile à combustible minuscule ne rend pas le combustible réel plus petit. Prenons l’exemple du système de pile à combustible produit par UltraCell. Il s’agit de blocs d’alimentation robustes qui permettent aux ordinateurs portables de fonctionner sur le terrain. Selon l’entreprise, une cartouche de combustible de 250 cm3 permet de faire fonctionner un ordinateur portable pendant 14 heures.

Cependant, si vous regardez la taille de la batterie, elle est aussi grande que l’ordinateur portable lui-même ! Le système repose également sur des cartouches de carburant propriétaires. Il s’agit donc effectivement d’une bonne solution pour les situations éloignées et hors réseau. Cependant, les batteries au lithium couplées à l’énergie solaire sont peut-être plus pratiques, même si elles ne présentent pas l’avantage de la puissance instantanée d’une pile à combustible.

Pourquoi n’avons-nous pas de piles à combustible dans nos ordinateurs portables ?

À l’heure où nous écrivons ces lignes, il n’y a pas d’ordinateurs portables, de smartphones ou d’autres appareils électroniques sur le marché grand public alimentés par des piles à combustible. Même les voitures électriques, qui étaient un candidat de choix pour cette technologie, utilisent des batteries au lithium-ion.

L’une des raisons évidentes de cette situation est que les batteries lithium-ion sont devenues bien meilleures qu’elles ne l’étaient au milieu des années 2000, lorsque l’idée des piles à combustible pour ordinateurs portables a fait son chemin. Nos appareils électroniques sont également beaucoup plus économes en énergie. Un MacBook Air ou Pro M1 d’Apple peut fonctionner entre 17 et 20 heures avec une charge complète. Sans compter que la technologie de charge rapide élimine la plupart des problèmes liés à la recharge. Nous avons atteint le point où l’utilisateur moyen n’a pas besoin d’une plus grande autonomie.

La technologie des batteries est également appelée à s’améliorer considérablement. Les nouveaux matériaux tels que le graphène et la possibilité de créer des batteries à l’état solide et des supercondensateurs avancés rendent la soupe chimique désordonnée des piles à combustible beaucoup moins attrayante.

Les piles à combustible sont tout simplement trop délicates et trop chères pour remplacer les batteries de nos ordinateurs portables. C’était le cas il y a quelques décennies, lorsque les batteries des ordinateurs portables étaient objectivement horribles, et c’est certainement le cas aujourd’hui, alors que cette technologie a effacé la plupart des avantages que les piles à combustible pourraient apporter.

Cependant, de manière quelque peu ironique, Apple a maintenu en vie son propre brevet pour une source d’énergie à base de pile à hydrogène, avec des demandes de brevet en 2010, 2015 et 2020. Il y a certainement de bons cas d’utilisation (comme le travail sur le terrain et les applications militaires) pour les piles à combustible des ordinateurs portables, mais nous sommes quelque peu sceptiques quant à la possibilité que cette technologie remplace la technologie actuelle ou future des batteries pour les utilisateurs grand public.