De nouveaux matériaux pour les piles à combustible haute température

Les piles à membrane électrolytiques polymères haute température (HT PEMFC) pouvant générer de l'électricité à partir de l'hydrogène par reformage de diesel ou de méthanol ont suscité l'intérêt pour les chargeurs de batterie embarqués. Comparées aux PEMFC traditionnelles fonctionnant à des températures relativement basses, elles offrent des avantages considérables dont une tolérance élevée aux émissions polluantes, une complexité réduite et l'absence de besoin en gaz humidifiés. Cependant, le défi que pose le fonctionnement à température élevée est l'amélioration de tous les matériaux des piles.

Dans ce contexte, l'UE finance le projet ARTEMIS («Automotive pemfc range extender with high temperature improved meas and stacks»). Le projet développe des matériaux alternatifs pour une nouvelle génération de MEA destinés à être intégrés dans une pile PEMFC haute température de 3 kWe. Les MEA se baseront sur de nouvelles membranes en fibres synthétiques à point de fusion élevé et couches catalytiques améliorées. Ces dernières nécessitent moins de charge et offrent une efficacité élevée à haute température ainsi qu'une grande tolérance aux émissions polluantes.

Des efforts considérables ont déjà été fournis pour définir les protocoles de caractérisation, de balayage et de validation des matériaux en développement (membranes, catalyseurs et composants de piles). ARTEMIS a commencé par la fabrication de MEA en matériaux de référence du commerce, puis intégré progressivement aux MEA les nouveaux matériaux développés pour évaluer leur compatibilité. Les nouveaux matériaux développés sont légers tout en conservant leur résistance mécanique, leur stabilité chimique et leur conductivité.

Le projet s'est concentré sur le développement de membranes polymères fortement dopées à l'acide ainsi que de catalyseurs à anode et cathode et de supports capables de résister à des températures élevées. Les scientifiques ont, de plus, fait progresser le développement d'éléments de batterie en carbone-polymère. Les résultats obtenus par les matériaux et les tests des MEA devraient permettre aux scientifiques de comprendre les étapes de fabrication nécessaires à l'atteinte de performances plus élevées en mode stationnaire.

Les piles à combustible apportent leur contribution aux objectifs ambitieux de l'UE 2020 de réduction des émissions de gaz à effet de serre et d'augmentation de l’efficacité énergétique. ARTEMIS fait ainsi des progrès considérables dans l'aide au développement de matériaux haute performance à intégrer dans les piles PEMFC fonctionnant à des températures élevées.