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De nouvelles piles à combustibles à alcool à l'horizon

Des chercheurs ont caractérisé une nouvelle génération de catalyseurs nanostructurés qui pourraient ouvrir la voie à une adoption large sur le marché des piles à combustible (PC) fonctionnant directement à l'éthanol ou au méthanol.
De nouvelles piles à combustibles à alcool à l'horizon
Les PC utilisent un combustible riche en hydrogène ou l'hydrogène lui-même dont ils convertissent l'énergie chimique en énergie électrique. Les PC à membrane d'échange de protons (PCMEP) comptent parmi les PC les plus prometteuses. Dans une PCMEP, l'hydrogène gazeux (H2) est oxydé à l'anode pour produire des protons et des électrons. Les protons passent au travers de la membrane électrolyte tandis que les électrons passent par un circuit externe en produisant un courant électrique. Malgré les espoirs qu'elles suscitent en termes d'énergie renouvelable propre, les PCMEP présentent des difficultés concernant le stockage et le transport du H2.

Les piles à combustible à alcool direct (DAFC selon l'acronyme anglais) qui utilisent de l'éthanol ou du méthanol plutôt que du H2 pourraient permettre de surmonter les problèmes liés au H2. Elles ont été beaucoup étudiées au cours des vingt dernières années pour des applications dans les véhicules, mais les faibles performances et le coût élevé des matériaux catalyseurs à base de platine (Pt) pour l'oxydation de l'alcool à l'anode ont ralenti leur commercialisation. Le projet XAS-DAFC financé par l'UE a étudié de nouveaux catalyseurs nanostructurés en noyau/enveloppe qui promettent de meilleures performances à un moindre coût.

Au lieu d'une nanoparticule de Pt solide, la structure en noyau/enveloppe utilise une enveloppe de Pt qui entoure un noyau constitué d'un autre métal. Ainsi, la masse de Pt utilisée est réduite et la possibilité de fonctionnalisation pour augmenter le rendement est ouverte. Le projet XAS-DAFC a caractérisé la structure/fonction et les caractéristiques de stabilité de ces matériaux.

L'équipe a préparé une variété de catalyseurs à base de Pt et utilisé de nombreuses techniques physicochimiques pour déterminer leurs structures et les effets du second métal sur les propriétés du Pt. Les scientifiques ont également étudié l'activité d'oxydation de l'alcool et la stabilité sous des conditions de fonctionnement électrochimique. Le résultat le plus important du projet est que les catalyseurs sont stables sous des conditions électrochimiques réalistes et que la présence d'alcool n'a pas d'impact sur leur structure. Les tests poussés et le protocole de caractérisation conduits par le projet XAS-DAFC ont fourni une grande base de données d'informations concernant les comportements de catalyseurs prometteurs à base de Pt pour l'oxydation des alcools dans les DAFC. Utiles pour la conception des futures DAFC, les catalyseurs pourraient également accélérer la commercialisation de ces alternatives écologiques à la combustion de ressources fossiles.

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