Un générateur à pile à combustible est un appareil qui génère de l’électricité par des réactions électrochimiques au lieu de la combustion de carburant. Bien qu’ils soient souvent associés aux technologies de l’hydrogène pur, les générateurs à pile à combustible peuvent utiliser une variété de sources de combustible, y compris les combustibles fossiles traditionnels tels que le gaz naturel. Un générateur à pile à combustible utilise plusieurs piles à combustible regroupées en une « pile » avec des composants de support pour produire de l’électricité à la tension et au courant souhaités. Les génératrices utilisant la technologie des piles à combustible ont été produites dans une variété de tailles, allant des petites unités portables aux génératrices de la taille d’un tracteur semi-remorque capables d’alimenter de petites villes.
Au cœur de tout générateur à pile à combustible se trouvent les piles à combustible, qui utilisent des réactions électrochimiques plutôt que la combustion de combustible pour produire de l’électricité. Cela rend la technologie des piles à combustible beaucoup plus propre que les générateurs conventionnels, qui produisent des sous-produits tels que des cendres, du dioxyde de carbone et des polluants générateurs de smog lorsqu’ils s’enflamment et brûlent du carburant. Il existe de nombreux types de piles à combustible et une grande variété de matériaux peuvent être utilisés dans leur construction, mais le principe de base reste le même : une source de combustible déclenche de multiples réactions chimiques avec les composants de la pile à combustible pour produire des électrons. Bien qu’elles soient souvent considérées comme synonymes d’énergie hydrogène, les piles à combustible peuvent utiliser des combustibles fossiles traditionnels tels que le gaz naturel. Un carburant alternatif, tel que le biogaz ou le méthane, peut également être utilisé dans de nombreuses conceptions.
Une seule pile à combustible ne peut pas créer suffisamment d’électricité pour être utile dans la plupart des applications, elles sont donc souvent regroupées dans ce que l’on appelle un empilement de piles à combustible. Le nombre de piles individuelles dans une pile dépend de l’utilisation prévue du système, et un grand générateur de pile à combustible peut comprendre plusieurs piles. En plus de la ou des cheminées, le générateur contient d’autres composants tels que l’isolation, les réservoirs de stockage de carburant et les dispositifs utilisés pour extraire l’hydrogène de différentes sources de carburant. Si le générateur est utilisé pour compléter ou remplacer le réseau électrique, un onduleur doit être utilisé pour convertir le courant continu (DC) produit par les piles à combustible en courant alternatif (AC) utilisé dans le réseau et les appareils ménagers.
Étant donné que le nombre de piles à combustible dans une pile peut varier, un générateur à pile à combustible peut être disponible dans une large gamme de tailles. Certains très petits produits sont destinés à recharger les appareils électroniques grand public, tels que les téléphones portables et les ordinateurs portables. Les générateurs résidentiels à pile à combustible, produisant généralement entre 1 et 5 kilowatts, sont souvent utilisés dans ce qu’on appelle un système de cogénération (CHP) pour fournir à une maison à la fois de l’électricité et de la chaleur. De plus grandes unités de la taille d’un tracteur semi-remorque peuvent être utilisées par les entreprises de services publics pour alimenter le réseau électrique en énergie supplémentaire pendant les périodes de forte demande. Des unités mobiles ont été produites pour alimenter des voitures, des bus, des sous-marins et même des engins spatiaux.