Une technologie optimisée pour les piles à combustible
Les piles à combustible à oxyde solide (SOFC) sont une nouveauté par rapport aux cellules à membrane échangeuse de protons ou à carbonate fondu, mais elles pourraient finalement avoir plus d'applications que les deux autres. En effet, les SOFC utilisant des céramiques à faible coût pourraient être compétitives avec les cellules classiques. Il est possible d'obtenir des SOFC avec un rendement de 60 % pour la génération d'électricité, et de 90 % en cas de génération simultanée d'électricité et de chaleur. Cependant, pour assurer une large pénétration du marché, il faut garantir le rendement, la fiabilité et la durée de vie. Le projet CATION (Cathode subsystem development and optimisation) a été financé par l'UE pour optimiser la partie cathode. Le rendement électrique d'une SOFC est largement déterminé par la cathode (le côté où l'air pénètre et où le gaz produit est rejeté), l'anode, et l'électrolyte solide entre les deux. Les partenaires du projet ont cherché à améliorer l'approvisionnement en fluides, la gestion du dégagement de chaleur et la partie cathode, avec des composants comme les échangeurs de chaleur, les brûleurs et les ventilateurs. Ils visaient un rendement électrique de 55 % et 40 000 heures de fonctionnement, pour un système SOFC fixe de 250 kW. Les chercheurs ont évalué les possibilités pour la partie cathode, modélisé le système et analysé sa fiabilité, ce qui a conduit à modifier la disposition de l'éjecteur et la structure de la pile modulaire. Ils ont réalisé d'autres outils pour optimiser le récupérateur, et testé de nouveaux concepts pour la cathode et le brûleur. Les travaux ont indiqué les solutions les plus appropriées, à savoir la recirculation par éjecteur et de l'air en série. L'éjecteur de la cathode a été choisi en fonction de ses propriétés critiques, comme la sensibilité aux variations de qualité de la pile, et la facilité de fonctionnement et de contrôle. La partie anode a été optimisée en parallèle, dans le cadre du projet ASSENT financé par l'UE. Les projets CATION et ASSENT se sont appuyés sur l'expérience acquise via des systèmes de démonstration de 50 kW, aboutissant à des solutions promettant un système de 250 kW, en ligne avec la politique de l'Europe sur l'énergie.
Mots‑clés
Piles à combustible, piles à combustible à oxyde solide, SOFC, génération d'électricité, sous-système de cathode
