Élargir la portée des piles à combustible
La pile à combustible MEP représente un dispositif relativement simple assurant une conversion électrochimique de l’énergie. Mais dans la pratique, le bon fonctionnement de la pile à combustible pendant une longue période n’est pas aussi simple. Par exemple, une température élevée (plus de 100 °C) et l’humidité affectent les performances de la membrane, qui a besoin d’un volume d’eau spécifique pour fonctionner. Le projet IMMEDIATE a été constitué afin de mettre au point des membranes-électrodes (ME) pour les piles à combustible MEP opérant de moins de 0 °C à 120 °C avec une humidité relative de 25 %. Les membres du groupe sont partis des travaux du projet IPHE-GENIE, qui a obtenu de très bons résultats, et mis au point des catalyseurs pour les piles à combustible MEP à même de réduire encore la concentration de platine (Pt) dans les MEP, mais aussi en augmentant les performances du catalyseur et la stabilité électrochimique. Pour ce faire, ils ont conçu de nouveaux matériaux pour les couches de diffusion du gaz et optimisé la composition et la morphologie de la couche microporeuse et des électrodes. Les chercheurs ont aussi développé de nouveaux ionomères offrant une grande conductivité protonique et une grande stabilité thermique et dimensionnelle. La procédure d’évaluation a porté sur deux aspects : l'établissement des performances et de la durabilité des ME en cas d’utilisation par les bus urbains et l’estimation du coût d’une transmission alternative basée sur le coût de la ME. De nouveaux matériaux à base de carbone présentant une surface intermédiaire et une structure poreuse optimisée ont également été mis au point et détaillés. Par ailleurs, deux procédures de préparation des catalyseurs ont été réalisées et optimisées pour la préparation des catalyseurs Pt à charge élevée, dont la charge, la taille et la morphologie du Pt ont été définies. Les ME du projet IMMEDIATE ont fait état d’une excellente durabilité sur une période de 500 heures lors de tests à bord de bus particulièrement exigeants. Le coût de la ME a considérablement diminué et des réductions majeures sont attendues en ce qui concerne le coût total estimé de la transmission, étant donné que les composants du système influencent lourdement la facture totale. Par ailleurs, l’amélioration de la température et de l’humidité de fonctionnement devrait fortement augmenter le potentiel commercial de la pile à combustible MEP.
Mots‑clés
Pile à combustible, membrane échangeuse de protons, IMMEDIATE, membranes-électrodes, platine
