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Quasi-anhydrous and dry membranes for next generation fuel cells

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De meilleurs matériaux pour les piles à combustible des automobiles

Les membranes électrolytiques sont des composants critiques des piles à combustible. Elles ont un impact sur la conductivité, le rendement et la température de fonctionnement. De nouveaux matériaux et catalyseurs pour ces membranes promettent de surmonter certains obstacles à leurs utilisations dans l'automobile.

Énergie

Les piles à combustible et l'hydrogène sont considérées comme des techniques importantes afin de réduire les rejets de gaz à effet de serre, largement considérés comme responsables du réchauffement planétaire. Les matériaux et les techniques actuellement utilisées pour les piles à combustible rencontrent des difficultés à la température de fonctionnement souhaitée pour l'automobile, qui est de 120 degrés Celsius. Des scientifiques ont donc lancé le projet QUASIDRY («Quasi-anhydrous and dry membranes for next generation fuel cells»), financé par l'UE, pour s'attaquer à ces difficultés. Le consortium s'est intéressé à de nouvelles membranes en polymères fonctionnalisées par l'acide phosphonique, dont la conductivité des protons augmente avec la température au lieu de diminuer. Les chercheurs ont porté le gros de leurs efforts sur l'optimisation de la conductivité des nouvelles membranes électrolytiques. Ils ont constaté que les membranes fonctionnalisées avec des mélanges de matériaux conduisant les protons (des groupes sulfonique-phosphonique ou phosphorique-phosphonique) avaient de meilleures propriétés qu'avec des groupes non mélangés. Les chercheurs ont atteint la conductivité ciblée avec deux catégories de membranes, et leurs nouvelles approches ont apporté une contribution importante au domaine. Les électrodes des piles à combustibles portent les catalyseurs qui accélèrent les réactions chimiques requises pour générer de l'électricité, ainsi que les supports de catalyseur. Le projet QUASIDRY a mis au point de nouveaux catalyseurs, plus stables au niveau électrochimique à haute température, plus actifs ou les deux, ainsi que des supports de plus grande surface et plus résistants à la corrosion. Les scientifiques ont réalisé quatre nouvelles catégories de membranes, trois nouveaux catalyseurs et un concept pour améliorer la compatibilité du mélange de polymères. Ils les ont étudiés pour une gamme de conditions et d'architectures de piles, et plusieurs ont montré des améliorations notables par rapport aux matériaux de référence. Le développement de ce potentiel pourrait faire des nouvelles membranes en polymères du projet QUASIDRY le meilleur choix pour utiliser des piles à combustible dans les transports.

Mots‑clés

Piles à combustible, membranes électrolytiques, température de fonctionnement, catalyseurs, anhydre

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