Bonjour Kiko !
Sur le plan purement thermodynamique, la réaction entre le dihydrogène H2 et le dioxygène O2 produit de l’eau H2O, ainsi qu’une tension électrique théorique de 1V environ, et un peu de chaleur.
La réaction inverse, la décomposition de l’eau par électrolyse pour produire le dihydrogène et le dioxygène requiert une tension électrique de 1V environ.
Donc, en théorie, les deux réactions sont exactement équivalentes (l’une produisant autant d’électricité que l’autre en requiert), mais en pratique, le bilan énergétique entre ces deux réactions n’est pas favorable.
Pour mémoire, l’électrolyse de l’eau pure, à 25°C et 1 atmosphère, est caractérisée par une tension électrique de -1.23V. La tension négative signifie que la réaction d’électrolyse n’est pas spontanée et qu’il faut donc fournir de l’énergie pour que la réaction ait lieu. Inversément, la combinaison du dihydrogène et du dihydrogène en eau est caractérisée par une tension électrique de +1.23V, ce qui signifie que le processus produit de l’énergie. Rappelons que la relation entre la tension électrique et l’énergie est donnée par l’expression E (énergie en Joules) = U (tension en Volts) × Q (charge en Coulombs).
Lors de la production de dihydrogène et de dioxygène, l’électrolyse de l’eau ne convertit que 50% à 80% de l’énergie électrique en énergie chimique ; des pertes sous forme de chaleur sont responsables de la chute de rendement, principalement pour l’oxydation de l’eau en dioxygène lorsque les électrodes sont en platine. Si les électrodes sont en d’autres matériaux moins efficaces que le platine, des pertes additionnelles sont enregistrées, principalement pour la réduction de l’eau en dihydrogène. Ces pertes ne tiennent par ailleurs pas compte des pertes engendrées lors de la production de l’électricité necessaire pour l’électrolyse. Généralement, une tension supérieure à 1.5V est utilisée pour procéder à une électrolyse efficace de l’eau.
Du côté de la pile à combustible (dont le principe a été inventé par l’allemand Schönbein en 1838 déjà), l’efficacité du processus de combinaison du dihydrogène et du dioxygène en eau n’est également pas de 100%. Des pertes de plus de 50% sous forme de chaleur peuvent être enregistrées (la pile à combustible peut chauffer au-dessus de 100°C). Généralement, une tension proche de 0.7-0.8V est produite à la sortie d’une pile à combustible efficace.
Globalement, l’efficacité d’un système combinant l’électrolyse de l’eau (consommation d’électricité et production du carburant) et la pile à combustible (consommation du carburant et production d’électricité) n’est pas supérieure à 30-50% selon les conditions.
En d’autres termes, on pourrait penser que la combinaison de ces deux technologies est un non-sens économique et énergétique (en comparaison, l’efficacité globale d’une batterie au plomb pour voitures est proche de 90%). Mais c’est sans compter sur le fait que le système électrolyse/pile à combustible est réutilisable indéfiniment ; s’il est alimenté par de l’énergie solaire ou éolienne, il peut ainsi représenter une alternative très intéressante pour le stockage d’électricité à long terme.
Pour la petite histoire anecdotique, Stanley Meyer, un américain décédé en 1998, avait déposé dans les années 1990 un brevet pour produire du dihydrogène par un système révolutionnaire d’électrolyse de l’eau ; le système permettait, selon son auteur, d’alimenter un véhicule en dihydrogène pour sa combustion. La particularité proclamée de cette « électrolyse révolutionnaire » était qu’elle avait besoin de moins d’énergie que l’énergie minimale prédite théoriquement pour scinder la molécule d’eau, ouvrant ainsi la voie à l’utopique « mouvement perpétuel » et violant par la même occasion les lois naturelles de la thermodynamique. En 1996, le rêve s’est dégonflé et le processus s’est révélé être une fraude scientifique manifeste...