Pile à combustible Aluminium-Air de Phinergy-Alcoa

[Christophe]

Bonjour à tous

Je reviens sur la pile à combustible (PAC) Al-air de Phinergy-Alcoa pour donner des réponses à deux des trois questions que je posais dans mon dernier courriel.

Un ou des représentants de l’AVÉQ étaient présents lors de la conférence de presse à Montréal ce matin et les réponses à leurs questions figurent dans un billet très intéressant publié sur le site de l’AVÉQ ici

http://www.aveq.ca/actualiteacutes/pres ... ergi-alcoa

J’imagine qu’il est de Simon-Pierre Rioux, le président, qui devait être à l’île Notre-Dame aujourd’hui. C’est difficile à dire car les billets ne sont pas signés. J’aurais bien voulu donner le plein crédit à l’auteur de ce billet, mais la formule du «nous» est toujours employée sans qu’on puisse dire formellement de qui il s’agit.

Bref, dans ce billet on apprend qu’il y a un antigel dans l’eau et qu’en principe il n’y a donc pas de problème l’hiver.

Par ailleurs, on y apprend également que les plaques d’aluminium ont 1 cm d’épaisseur. Or, selon les images de la vidéo Youtube suivante

http://www.youtube.com/watch?v=FwxX2A041w0#t=47




on voit que les plaque d’aluminium ont environ 15 cm x 15 cm, ce qui donne un volume de 225 cc/plaque. Les 50 plaques représentent donc 11,25 litre d’aluminium. Sachant que la densité de l’aluminium est de 2,7 kg/litre, il y a approximativement 30 kg d’aluminium dans la PAC Al-air de Phinergy.

Maintenant, le prix de l’aluminium sur les marchés était de 1800$ la tonne métrique en avril 2014 (1,8$ le kg). Voir

http://www.indexmundi.com/commodities/? ... y=aluminum

Le coût sur les marchés d’un plein d’aluminium (30 kg) est donc de 54$. À ce prix, il faudrait ajouter le coût de la récupération et de la redistribution dans les stations-service, plus un profit raisonnable. On peut donc s’attendre à un plein d’aluminium qui coûterait vraisemblablement de 80$ à 100$ pour parcourir 1600 km, plus 5 plein d’eau (un à tous les 300 km), dont la quantité et la pureté n’est pas précisée. Bref, il est difficile d’imaginer qu’on puisse s’en sortir en bas de 100$ pour l’eau et l’aluminium.

Pour fins de comparaison, une Chevrolet Volt consomme 6,3 litres d’essence au 100 km en mode carburant (lorsque la batterie a atteint son niveau de maintien). Pour parcourir 1600 km sur son prolongateur d’autonomie thermique, cette hybride rechargeable consommera donc 100 litres d’essence, ce qui coûte 140$ à 1,40$/litre.

Par conséquent, la PAC Al-air de Phinergy-Alcoa devrait coûter environ 30% moins cher en «combustible» que le moteur à essence de la Volt. Mais, il faut bien dire que le prix de l’essence va continuer à monter.

Compte tenu qu’on ne ferait le plein d’aluminium que 3 à 4 fois par an si la PAC Al-air est utilisée comme prolongateur d’autonomie pour une voiture électrique, le fait qu’il y ait peu de stations-service pour l’aluminium, au début, est moins problématique que s’il fallait faire le plein d’aluminium à toute les semaines. Une batterie Li-ion de 80 km d’autonomie serait très convenable pour parcourir 80% des km avec l’électricité du réseau, via des postes de recharge.

Ce que j’aime dans cette solution c’est qu’on peut rouler sans pétrole et utiliser notre électricité abondante et propre pour faire le plein d’une batterie Li-ion pour les kilomètres quotidiens et utiliser encore notre électricité pour retransformer l’hydroxyde d’aluminium en aluminium et régénérer ainsi l’aluminium usé par la PAC Al-air.

Cette technologie semble particulièrement bien adaptée pour le Québec. Toutefois, dans les pays où l’électricité est produite avec du charbon, là c’est bien moins avantageux.

Il reste toujours à élucider la question de l’efficacité du cycle de l’aluminium, qui devrait être supérieure à 50% environ pour que cette technologie soit vraiment intéressante, du pont de vue environnemental et du développement durable.


Bien cordialement

Pierre Langlois, Ph.D., physicien

[Christophe]

Bonjour à tous

Vous pouvez considérer ce courriel comme un postscriptum au précédent.

J’ai fouillé un peu plus sur le prix de l’aluminium et les données montrent qu’il a été passablement volatile depuis quelques années.

Je vous ai mentionné un prix de 1800 $ la tonne métrique en avril 2014, mais le prix était de 2600 $/tonne en 2011 et de 3000 $/tonne en 2008. Voir le graphique du prix pour les 10 dernières années ici

http://www.indexmundi.com/commodities/? ... months=120



Somme toute, on pourrait s’attendre pour un plein d’aluminium (30 kg) de la PAC Al-air de Phinergy à un prix brut qui pourrait atteindre 90$ à 3000 $ la tonne au lieu du 54 $ correspondant au prix de avril 2014 (1800 $/tonne). Tout ça pour dire que le coût net de l’aluminium et de l’eau (incluant les frais de récupération et distribution plus un profit) pourrait dépasser celui de l’essence si le prix de l’aluminium remontait...


Bien cordialement

Pierre Langlois, Ph.D., physicien

[jean.caissepas]

...
Somme toute, on pourrait s’attendre pour un plein d’aluminium (30 kg) de la PAC Al-air de Phinergy
...

Une autonomie de 1600 km pour 30kg pourrait en faire le prolongateur d'autonomie idéal pour les grands trajets occasionnel (vacances, ski, ....), surtout si la PAC pouvait être amovible (pour éviter de la transporter tous les jours)
.
Cela me parait nettement mieux que de rajouter un moteur thermique dans un VE.

[Gaston]

[Une autonomie de 1600 km pour 30kg pourrait en faire le prolongateur d'autonomie idéal pour les grands trajets occasionnel (vacances, ski, ....), surtout si la PAC pouvait être amovible (pour éviter de la transporter tous les jours)

Attention : c'est 30 kg d'aluminium (le "carburant"), il faut y rajouter le poids des accessoires (structure, pompes,refroidissement,...), de l'eau nécessaire,...
A mon avis, on doit vite arriver à 100kg.

Ça reste très intéressant, mais moins facile à rendre amovible.

Reste à voir le prix de vente... et le coût du kWh fourni.

P.S.
En passant, l'autonomie n'est pas de 1600 km puisqu'il faut s'arrêter pour remplacer l'électrolyte (à base d'eau, mais pas uniquement...) tous les 300 km...

[chatelot16]

pour faire de l'hydrogene avec de l'aluminium ça ne consomme que de l'eau : l'eau pure ne suffit pas , il faut de la soude caustique , pour detruire l'alumine qui protege l'aluminium , mais la soude caustique n'est pas consommé il suffit d'ajouter de l'eau et evacuer l'hydroxyde d'aluminium sans evacuer la soude


donc une voiture a aluminium ferait souvent le plein d'eau et consomerait peu d'aluminium ... et rejeterait de l'hydroxyde d'aluminium a chaque plein d'eau

vu la complexite de la fabrication de l'aluminium je ne trouve pas cela trés interresant

[moinsdewatt]

[i]Bonjour à tous

Je reviens sur la pile à combustible (PAC) Al-air de Phinergy-Alcoa pour donner des réponses à deux des trois questions que je posais dans mon dernier courriel.

Un ou des représentants de l’AVÉQ étaient présents lors de la conférence de presse à Montréal ce matin et les réponses à leurs questions figurent dans un billet très intéressant publié sur le site de l’AVÉQ ici

http://www.aveq.ca/actualiteacutes/pres ... ergi-alcoa
...........]

je lis

............Le liquide présent dans la batterie, qui permet de créer une réaction chimique énergisant le PAAA, est ce qui détermine surtout le poids de la batterie.............
..........Puisque les plaques d'aluminium s'érodent au fur et à mesure qu'elles fournissent de l'énergie, pour pratiquement disparaître après leur durée de vie, il faut les remplacer......

On peut donc comprendre que ces plaques d'aluminium sont utilisées comme un type de carburant solide au lieu d'utiliser un carburant liquide comme l'essence. Un carburant composé d'une plaque d'aluminium est sécuritaire, n'émet pas de gaz à effet de serre (GES), et est composé de matériaux entièrement recyclables.

et bien on en fait quoi de toute ces produits chimiques soient disant recyclables ?



et puis la fabrication de l' Aluminium est extrémement electriquement intensive.

[dirk pitt]

et puis la fabrication de l' Aluminium est extrémement electriquement intensive.

environ 15000 kwh par tonne d'alu à la grosse louche.
soit environ 450kwh pour produire les 30kg qui permettront de faire soi-disant 1600kms.
ça fait donc en gros 28kwh aux 100kms.
une nissan leaf directement biberonnée à la prise nucleaire consomme environ 23kwh/100kms.
Donc en utilisant ces 23kwh pour faire de l'alu, il faut en rajouter encore environ 20% de plus
ça veut dire qu'on paye par 20% de perte de rendement l'autonomie augmentée. je parle pas des environ 10T de CO2 par T d'alu générés par la reaction des anodes en carbone.

un prolongateur d'autonomie à base d'un bête moteur thermique essence un peu performant doit faire environ aussi bien en kwh/kms je pense et avec moins de CO2/kms. il faudrait calculer. (un peu la flemme)

[chatelot16]

la fabrication de l'alu ne consome pas que de l'energie : elle se fait par electrolyse fondue dans un sel a base de cryolithe (fluor) ça consomme des produit chimique dangereux et pas recyclé

le zinc est beaucoup plus interressant car le zinc consomé par une pile peut etre recyclé par electrolyse aqueuse et a froid ! beaucoup plus simple que l'alu

on pourrait imaginer partager une batterie electrique en 2 : uniquement le minimum dans la voiture qui consome le zinc ... et en fixe le bazar qui fabrique le zinc avec une autre energie

[dirk pitt]

la fabrication de l'alu ne consome pas que de l'energie : elle se fait par electrolyse fondue dans un sel a base de cryolithe (fluor) ça consomme des produit chimique dangereux et pas recyclé

non exact!:
la cryolite n'est pas consommée dans la reaction; la consommation de cryolite est nulle dans la fabrication de l'alu.
La seule conso reelle est celle du carbone transformé en CO2. (en plus de l'alumine.)

[Christophe]

Quelques précisions de Pierre Langlois:

Bonjour à tous

Vous êtes durs avec moi, car les questions se multiplient sur cette «batterie» aluminium-air de Phinergy. Il faut croire que le sujet vous intéresse.

Cette fois, chers correspondants, c’est la quantité d’eau nécessaire pour 300 km qui fait l’objet de votre questionnement, puisque Phinergy mentionne qu’il faut faire le plein d’eau à tous les 300 km.

Et bien allons-y. La réaction chimique totale dans une pile à combustible Al-air est en bout de ligne (voir http://en.wikipedia.org/wiki/Aluminium% ... ir_battery )

4Al + 3O2 + 6H2O → 4Al(OH)3 + 2.71 V.

C’est donc dire qu’on a besoin de 6 parties d’eau pour 4 parties d’aluminium. Or, lorsqu’on parle de «partie» dans une réaction chimique c’est une quantité qui comprend un nombre d’atomes donné. Dans la terminologie des chimistes, cette «partie» standardisée est la «mole» (dans une mole d’un atome ou molécule donné il y a 6,02214040×10exp23 atomes ou molécules). Les atomes et molécules ayant des poids différents, les moles de différents atomes ou molécules ont un poids différents. Une mole d’aluminium a une masse de 27 g, et une mole d’eau (H2O) a une masse de 18 g. 4 moles d’aluminium correspondent donc à 108 g (4 x 27 g = 108 g), alors que 6 moles d’eau affichent une masse de 108 g également (6 x 18 = 108 g).

C’est donc dire que pour que la réaction chimique consomme tout l’aluminium, on a besoin du même poids d’eau que celui de l’aluminium.

Or, j’ai su finalement que le poids des 50 plaques d’aluminium dans la pile à combustible (PAC) Phinergy est de 25 kg. Et lorsqu’on doit changer les plaques au bout de 1 600 km, on aura utilisé environ 80% de l’aluminium, soit 20 kg. On a donc besoin, en principe de 20 kg d’eau donc 20 litres d’eau pour 1600 km. Par conséquent, aux 300 km ça veut dire 4 litres d’eau minimum.

Mais, bien sûr il faudra en mettre plus pour s’assurer que l’eau circule toujours librement. Pour être conservateur nous pouvons approximer la quantité d’eau à 10 litres à tous les 300 km.

L’hydroxyde d’aluminium se retrouvera dans l’eau qui doit être pompée constamment de son réservoir à la PAC en circuit fermé. En principe, ce produit précipite (ne se dissout pas) et forme un gel qui peut être séparé de l’eau, ce qui doit vraisemblablement être fait dans la PAC Al-air Phinergy, facilitant ainsi sa récupération.

Alors, si on veut faire 600 km, il devrait être pensable d’apporter avec soi un bidon de 10 litres d’eau pour faire le plein au bout de 300 km.

Bien cordialement

Pierre Langlois, Ph.D., physicien