Renforcer la durabilité des piles à combustible
La réduction de l'empreinte carbone est impérative en raison de la pression toujours plus grande qu'elle exerce sur le climat. L'objectif à long terme consiste à remplacer les carburants fossiles ou à base de déchets. Le captage et le stockage (CSC) des émissions de dioxyde de carbone (CO2) produites par l'homme constituent une mesure immédiate jusqu'à l'accomplissement de cette transition. Les chercheurs travaillant sur le projet MCFC-CONTEX , financé par l'UE, optimisent l'exploitation des piles à combustible à carbonate fondu (PCCF) dans cette optique. Les PCCF parviennent à extraire le CO2 des gaz de combustion dans les centrales électriques au niveau de la cathode et convertissent les hydrocarbures durables, tels que le biogaz, en électricité au niveau de l'anode. Elles peuvent donc être utilisées dans les usines de traitement des eaux usées sous forme de système de cogénération PCCF alimenté au biogaz résultant du traitement. Les contaminants organiques (dérivés des déchets) se trouvant dans les carburants non conventionnels entraînent la dégradation des performances des PCCF, aussi les chercheurs étudient-ils la question. Ils analysent les mécanismes de pollution afin d'établir la tolérance des PCCF en termes de performances et de fiabilité à long terme. Ils optimisent également l'épuration du biogaz obtenu lors du traitement des eaux usées ainsi que du gaz naturel afin de faire en sorte que les niveaux de purification respectent les seuils de tolérance des PCCF. Les scientifiques ont commencé par établir l'importance et la priorité de certains contaminants. En ce qui concerne le carburant, lié à la conversion du biogaz en chaleur et électricité, la contamination de l'anode est essentiellement provoquée par le sulfure d'hydrogène (H2S), les hydrocarbures halogénés et les siloxanes. Au niveau de l'oxydant, en cas d'installation dans des centrales thermiques à combustion avec séparation du CO2, la contamination de la cathode par le dioxyde de soufre (SO2) et l'oxyde d'azote ont fait l'objet de recherches. Un effet inattendu du SO2 a été observé au niveau de la cathode. Il contaminait l'anode par le biais de l'électrolyte. L'effet semble dépendre énormément de l'utilisation du carburant. Un modèle a été mis au point et des tests de validation en situation stérile sont en cours. À ce jour, les travaux ont permis la conception d'un système d'épuration optimisé à l'échelle industrielle, qui permettra la mise en œuvre à terme d'une unité pilote pour l'épuration du gaz. Le projet MCFC-CONTEX s'attend à avoir un impact majeur sur l'exploitation du biogaz et la CSC. Les progrès dans ce domaine apporteront des solutions intermédiaires et à long terme aux problèmes liés à l'énergie et au changement climatique.
