Des piles à combustible économiques pour le transport
Les piles à combustible sont des convertisseurs d'énergie électrochimique. Elles convertissent l'énergie en liaisons chimiques générant de l'énergie électrique en utilisant de l'eau en tant que sous-produit au lieu de dioxyde de carbone; ce qui devrait avoir un impact conséquent sur les émissions et le changement climatique. Toutefois, l'adoption généralisée de cette nouvelle technologie nécessitera de réduire davantage les coûts et/ou d'accroître le niveau d'efficacité. L'UE soutient le projet NANO-CAT (Development of advanced catalysts for PEMFC automotive applications) destiné à éliminer les principaux obstacles à la réduction des coûts. La PEMFC a deux électrodes en platine (Pt), une anode et une cathode, au niveau desquelles les réactions chimiques se produisent, facilitées par des catalyseurs. Les catalyseurs accélèrent les réactions et présentent des substrats à l'état solide (supports de catalyseur) généralement à base de carbone. Selon des études effectuées, le coût du catalyseur correspond à 25 % de celui des composants de pile à combustible. Le platine est un métal rare et onéreux. Il est possible de réduire son coût dans l'assemblage membrane-électrode (MEA) soit en augmentant la densité de puissance pour une charge Pt donnée ou en diminuant la charge Pt pour une densité de puissance donnée. Une teneur en platine moindre, une activité supérieure ou une durée de vie accrue permettrait à l'équipe de répondre à la demande du marché en offrant une solution alternative à faible coût par rapport aux catalyseurs Pt conventionnels. Les scientifiques du projet NANO-CAT développent de nouveaux catalyseurs en platine nanostructurés voire sans platine (bio-inspirés) en vue de minimiser l'utilisation du platine tout en améliorant l'activité catalytique. Par ailleurs, le développement de supports innovants résistant à la dégradation et constitués de nanotubes de carbone fonctionnalisés ou d'oxyde de métal conducteur permet de réduire davantage la charge de Pt et de résoudre ainsi les problèmes de dégradation. Durant la première période de référence, des catalyseurs en platine et en alliage à base de platine disponibles sur le marché ont servi dans le processus de déposition sur les nouveaux supports robustes conçus par les scientifiques du projet. Ils seront intégrés aux MEA, piles et empilements en vue de procéder à des tests de vieillissement accéléré. En outre, les chercheurs ont déjà démontré la performance améliorée d'un nouveau catalyseur sans platine pour les réactions à l'anode et à la cathode. Les catalyseurs améliorés pour les PEMFC développées dans le cadre du projet NANO-CAT devraient permettre de lever le dernier obstacle à l'adoption généralisée des PEMFC dans le secteur des transports. Destinés à réduire le coût et/ou à augmenter la densité énergétique des MEA, les catalyseurs stimuleront l'utilisation des piles à combustible en apportant des avantages appréciables aux constructeurs, à l'environnement et à l'économie de l'UE.
Mots‑clés
Piles à combustible, transport, PEMFC, automobile, catalyseurs, électrochimique
