Genève, le 10 septembre 2003 - L'obligation de recharger les batteries indispensables au bon fonctionnement des téléphones mobiles, des ordinateurs portables et autres terminaux de poche pourrait bientôt disparaître grâce aux tout derniers développements de STMicroelectronics, l'un des premiers fabricants mondiaux de semiconducteurs. ST, qui est depuis longtemps l'un des principaux fournisseurs de circuits intégrés utilisés dans les téléphones cellulaires, a fait part des progrès accomplis par l'une de ses équipes de R&D avancée dans le développement de piles à combustible. Ces micropiles, qui peuvent être logées dans un combiné cellulaire grâce à leurs dimensions réduites, sont capables de générer toute l'énergie nécessaire au fonctionnement du téléphone à partir de combustibles organiques peu onéreux et facilement disponibles.

Une pile à combustible génère de l'énergie par réaction électrochimique et non par combustion. Au cours des dernières années, les piles à combustible ont suscité un très vif intérêt car elles devraient permettre de fournir une énergie propre et bon marché. Bien que les travaux menés dans ce domaine émergent soient, dans une large mesure, destinés au secteur automobile, les chercheurs ont également exploré la possibilité de remplacer les batteries rechargeables utilisées dans les téléphones cellulaires par des piles à combustible de petites dimensions pouvant être rechargées à tout moment, de la même façon que l'on recharge un briquet.

" L'utilisation de piles à combustible à la place de batteries rendrait les téléphones mobiles plus légers et plus faciles d'emploi, dans la mesure où il suffirait de les recharger le moment venu. De plus, cette technologie présente d'importants avantages pour l'environnement car le combustible peut être obtenu à partir de sources organiques durables tandis que les produits dérivés sont essentiellement de l'eau et un niveau de gaz carbonique nettement inférieur à celui dégagé par les combustibles fossiles ", a déclaré Dr Salvo Coffa, responsable de l'équipe de R&D qui travaille sur la technologie de piles à combustible.

Le fonctionnement d'une pile à combustible implique l'interaction chimique entre l'hydrogène et l'oxygène pour produire de l'eau, de la chaleur et de l'énergie électrique. En règle générale, une pile à combustible se compose d'une paire d'électrodes (l'" anode " et la " cathode "), séparées par une membrane qui permet aux protons (ions d'hydrogène) de traverser la membrane, sans laisser passer le courant électrique. De plus, des catalyseurs tels que le platine sont utilisés pour accroître le taux de réaction et donc la quantité d'énergie électrique produite.

L'application du concept des piles à combustible aux téléphones cellulaires pose le problème suivant : la source (batterie ou pile à combustible) doit être capable de générer un courant d'environ 300 mA sous une tension de 3,6 V dans un volume ne dépassant pas 12 centimètres cube environ. Toutefois, le courant de sortie d'une pile à combustible est directement lié à la surface qui sépare les électrodes et la membrane. Pour obtenir un courant de 300 mA à l'aide de piles à combustible classiques, une surface d'environ 60 centimètres carrés serait nécessaire, ce qui est nettement trop élevé pour un téléphone cellulaire.

ST a beaucoup travaillé pour résoudre ce problème en développant de nouvelles technologies permettant de mettre en œuvre la pile à combustible sous forme de structure 3D contenant des milliers de microcanaux enfouis pour maximaliser la surface de contact entre les gaz, les catalyseurs et les électrodes.
L'équipe de recherche de ST a également réussi à fabriquer une couche nanoporeuse spéciale composée d'une couche de silicium contenant des millions de pores dont le diamètre individuel est de quelques nanomètres seulement. Compte tenu de la taille réduite des pores, la couche dispose d'une surface efficace importante ce qui augmente la puissance du catalyseur. Par ailleurs, l'équipe ST collabore avec l'Université de Naples au développement de nouvelles membranes qui affichent une conductivité protonique élevée pour un coût inférieur aux matériaux utilisés pour fabriquer les membranes actuellement disponibles dans le commerce.

" ST est décidé à poursuivre ses recherches dans de nouvelles technologies permettant de minimiser l'impact des produits industriels et grand public sur l'environnement de la planète. S'il reste un long chemin à parcourir avant que ces développements puissent être intégrés dans une technologie commerciale, leur potentiel est très intéressant ", a souligné Salvo Coffa.

Les travaux ST, dans le domaine des piles à combustible, sont en partie soutenus par un Projet de Recherche National portant sur le développement de petites piles à combustible pour les applications électroniques portables. Dans le cadre de ce projet, auquel participent plusieurs organismes (CNR-IMM, CNR-ITAE, CNR-ITS et les laboratoires Pirelli), ST assure la direction et la coordination des activités relatives à la fabrication et à l'intégration des micropiles à combustible.

STMicroelectronics en bref
STMicroelectronics est un leader mondial pour le développement et la réalisation de solutions sur silicium destinées à un grand nombre d'applications. Son expertise du silicium et des systèmes, sa puissance industrielle, son portefeuille de propriétés intellectuelles et ses alliances stratégiques placent ST à l'avant-garde des technologies de systèmes sur puce, et ses produits contribuent pleinement à la convergence des applications et des marchés. STMicroelectronics est coté à la Bourse de New York, de Paris (Euronext) et de Milan. En 2002, ST a réalisé un chiffre d'affaires net de 6,32 milliards de dollars et un résultat net de 429,4 millions. Des informations complémentaires sont disponibles sur le site http://www.st.com.

Annexe Technique
Qu'est ce qu'une pile à combustible ?

En théorie, une pile à combustible fonctionne comme une batterie. Mais contrairement aux batteries, les piles à combustible ne se déchargent pas et ne doivent donc pas être rechargées. Tant que le combustible est disponible, elles produisent de l'énergie sous forme d'électricité et de chaleur.

Une pile à combustible se compose de deux électrodes montées en sandwich autour d'un électrolyte. L'oxygène passe au-dessus d'une électrode et l'hydrogène au-dessus de l'autre pour générer de l'électricité, de l'eau et de la chaleur.

Le combustible hydrogène est appliqué à l'anode de la pile. L'oxygène (l'air) pénètre dans la pile à combustible par l'intermédiaire de la cathode. Encouragée par un catalyseur, l'atome d'hydrogène se divise en un proton et un électron, qui empruntent différents chemins vers la cathode. Le proton traverse l'électrolyte. Les électrons créent un courant séparé qui peut être utilisé avant d'être ré-appliqués à la cathode et d'être recombinés à l'oxygène et à l'hydrogène pour former une molécule d'eau.

Un système alimenté par une pile à combustible qui comprend un " reformeur de combustible " peut utiliser l'hydrogène fourni par toute pile à hydrogène, du gaz naturel au méthanol, voire de l'essence. Dans la mesure où la pile à combustible utilise un processus chimique et non la combustion, les émissions provoquées par ce type de système seront nettement inférieures aux émissions des processus de combustion de combustible les plus propres. .