Les techniques de cartographie quantique ouvrent des possibilités pour les piles à combustible
L'on disposera bientôt de piles à combustible plus performantes grâce aux travaux de recherche menés en Suède par l'Institut royal de technologie de Stockholm (KTH), l'université d'Uppsala et l'université de Link"ping. Ces piles à combustible sont une priorité pour la recherche car elles sont capables de convertir des matières premières simples - hydrogène et oxygène - en électricité, le seul sous-produit - non polluant - de la réaction étant de l'eau. L'équipe a eu recours à la mécanique quantique pour examiner la relation entre la structure atomique et la capacité de conduction ionique de l'oxygène. Cette relation est importante car l'efficacité de la pile à combustible repose sur la capacité des matériaux à transporter des ions d'oxygène. Plus ce transport est rapide, plus l'efficacité de la pile sera grande. Dans leur article publié dans les "Proceedings of the National Academy of Sciences of America", les chercheurs affirment que les "résultats révèlent une remarquable correspondance entre les structures lacunaires au niveau atomique et la conductivité ionique macroscopique." Les travaux de recherche se sont concentrés sur l'oxyde de cérium. L'efficacité de cette substance comme conducteur ionique d'oxygène est adaptée par l'ajout de faibles quantités de contaminants, appelés dopants, qui - pour certains - peuvent accroître l'efficacité de l'oxyde de cérium dans des proportions considérables. Plutôt qu'une recherche sur le mode essais/erreurs, lent et coûteux, l'équipe a préféré faire appel à des techniques de modélisation quantique pour tester rapidement les matériaux étudiés. "Les méthodes utilisées pour calculer la capacité théorique d'un élément à conduire des ions nous permettent de tester beaucoup plus de substances qu'auparavant. Même si les calculs prennent énormément de temps, il est plus rapide et moins onéreux de procéder ainsi plutôt que de tester tous ces matériaux en pratique", a déclaré David Andersson de chez KTH. Avec des matériaux plus efficaces, les piles à combustible fonctionneront également à des températures plus basses. Les températures de fonctionnement des piles actuelles atteignent les 1.000 degrés centigrade. "Avec des matériaux électrolytiques autres que ceux dont nous disposons aujourd'hui, la température de fonctionnement et donc le coût des matériaux enveloppant la pile à combustible pourraient être revus à la baisse. Des températures plus basses ouvriraient en outre la voie à des variantes portables de piles à combustible," a déclaré M. Andersson.
Pays
Suède