Composite à demi-cellule : Nouveaux concepts de cellules pour la production de masse à grande échelle d'électrolyseurs PEM
Des chercheurs de l'Institut Fraunhofer pour les systèmes d'énergie solaire (ISE) de Fribourg ont mis au point et breveté une conception avancée de cellule et de pile pour les électrolyseurs. Ce nouveau composite demi-cellule réduit les coûts des matériaux et de fabrication des électrolyseurs PEM et permet ainsi une production de masse à grande échelle. Le Fraunhofer ISE présentera ce composite à demi-cellule ainsi que d'autres innovations pour l'économie de l'hydrogène du 17 au 21 avril 2023 à la Hannover Messe.
Nouveau composite demi-cellule pour une cellule d'électrolyse PEM, composé d'un élément de base poreux, d'une maille métallique, d'une couche de transport poreuse et d'un composé d'assemblage inséré en élastomère pour former les structures d'étanchéité et de canal.
Fraunhofer ISE
Pour permettre la production de piles compétitives pour l'électrolyse PEM en grandes quantités dans un avenir proche, des étapes innovantes sont nécessaires tant au niveau de la conception que de la fabrication. Le composite demi-cellule mis au point par le Fraunhofer ISE combine désormais la fonctionnalité des composants individuels des conceptions conventionnelles, tels que l'enceinte, l'élément d'étanchéité, les structures de canaux pour l'alimentation en fluide et la couche de transport poreuse, en un seul composant - mais sans utiliser de pièce de cadre supplémentaire. Les avantages de l'utilisation du composite demi-cellule sont multiples : il réduit les coûts des matériaux et de fabrication, utilise moins de composants et simplifie donc l'assemblage. Il offre également de nouvelles possibilités telles que la mise à l'échelle de la surface, l'automatisation des processus de fabrication et la simplification de l'inspection de la qualité d'un composite à demi-cellule avant l'assemblage.
Résultats positifs de l'analyse de faisabilité
Sur une surface active de 150 cm2, les chercheurs ont pu démontrer que le composite demi-cellule est capable de résister à des cycles de pression et de température sur l'anode et la cathode allant jusqu'à 10 bars et 80°C pendant le fonctionnement sans perte significative de performance. Sur la base des résultats positifs de l'analyse de faisabilité, une demande de brevet a été déposée pour la nouvelle conception et le nouveau processus de fabrication. Actuellement, l'objectif est d'augmenter la surface des cellules jusqu'à 600 cm2 et d'augmenter la pression de l'hydrogène gazeux afin d'obtenir une conception pertinente pour l'industrie avec des densités de puissance comparables à celles de l'analyse de faisabilité.
L'hydrogène et ses dérivés constituent un pilier important d'un système mondial durable d'échange d'énergie, car ils peuvent stocker de grandes quantités d'énergie sur de longues périodes. Ils peuvent également être transportés par bateau ou par pipeline et pourront bientôt remplacer les combustibles fossiles dans tous les secteurs consommateurs d'énergie. L'hydrogène est également la molécule de base pour la production de carburants synthétiques et de produits chimiques renouvelables. En outre, le processus d'électrolyse à membrane échangeuse de protons (PEM) qui sépare l'eau en hydrogène et en oxygène est un processus dynamique qui peut être exploité de manière flexible avec de l'électricité provenant de sources renouvelables. Depuis 30 ans, le Fraunhofer ISE travaille sur diverses questions de conception et d'ingénierie de production liées à l'électrolyse PEM.
Innovations pour l'économie de l'hydrogène du 17 au 23 avril 2023 à la Hannover Messe dans le hall 13, stand D35.
D'autres innovations seront également présentées sur le stand du Fraunhofer ISE à la Foire de Hanovre, comme une unité membrane-électrode pour les piles à combustible PEM produite par le processus de décalcomanie, avec des couches de catalyseur fabriquées à l'aide d'une machine de sérigraphie à plat. Les chercheurs de l'institut présenteront également la caractérisation des composants des piles et des essais de durée de vie à l'aide d'une pile à combustible d'essai et d'un cube power-to-X illustrant la densité énergétique relative de différents vecteurs énergétiques à base d'hydrogène par rapport à l'hydrogène liquéfié non pressurisé, comprimé ou cryogénique.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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