Une méthode qui ouvre la voie à l'amélioration des véhicules à pile à combustible
Des piles à combustible plus efficaces et plus durables sont essentielles pour que les véhicules lourds à hydrogène alimentés par des piles à combustible constituent une alternative à leurs homologues à combustion. Des chercheurs de l'université technologique de Chalmers, en Suède, ont mis au point une méthode innovante pour étudier et comprendre comment les pièces des piles à combustible se dégradent au fil du temps. Il s'agit d'une étape importante vers l'amélioration des performances des piles à combustible et leur succès commercial.
Des chercheurs de l'université de technologie de Chalmers, en Suède, ont mis au point une méthode innovante pour étudier et comprendre comment les piles à combustible se dégradent au fil du temps, en utilisant des microscopes électroniques avancés. Illustration d'un échantillon de couche catalytique sur une grille de microscope électronique à transmission, placé entre une électrode et une couche de diffusion de gaz. Crédit
Chalmers University of Technology | Linnéa Strandberg and Victor Shokhen
L'hydrogène est un carburant alternatif de plus en plus intéressant pour les véhicules lourds. Les véhicules à hydrogène n'émettent que de la vapeur d'eau à l'échappement et, si l'hydrogène est produit à partir d'énergies renouvelables, il n'émet aucune émission de dioxyde de carbone. Contrairement aux véhicules électriques à batterie, les véhicules à hydrogène n'ont pas besoin de solliciter le réseau électrique, car l'hydrogène peut être produit et stocké lorsque l'électricité est bon marché. Pour certains véhicules à hydrogène, la propulsion est assurée par une pile à combustible. Cependant, les véhicules à pile à combustible sont limités par une durée de vie relativement courte, car les composants des piles à combustible, tels que les électrodes et les membranes, se dégradent avec le temps. C'est à ce problème que s'attaque la récente étude.
Des chercheurs de l'université de technologie de Chalmers ont mis au point une nouvelle méthode pour étudier les effets du vieillissement des piles à combustible en suivant une particule spécifique dans la pile à combustible pendant son utilisation. L'équipe de chercheurs a étudié une pile à combustible entière en la démontant à intervalles réguliers. À l'aide de microscopes électroniques perfectionnés, ils ont pu suivre la dégradation de l'électrode cathodique dans des zones spécifiques au cours des cycles d'utilisation. Les études précédentes ont été réalisées sur ce que l'on appelle des demi-cellules, qui sont des moitiés similaires (mais pas identiques) d'une pile à combustible et sont réalisées dans des conditions qui diffèrent considérablement de la véritable pile à combustible.
Une meilleure compréhension grâce à une nouvelle méthode expérimentale
"On supposait auparavant que les performances seraient affectées par le démontage et l'étude de la pile à combustible de la manière dont nous l'avons fait, mais il s'est avéré que cette hypothèse n'était pas correcte, ce qui est surprenant", déclare Björn Wickman, directeur de recherche et professeur associé au département de physique de l'université de Chalmers.
Les chercheurs de Chalmers ont pu étudier la façon dont le matériau de la pile à combustible se dégrade au niveau nano et micro, et déterminer exactement où et quand la dégradation se produit. Cela fournit des informations précieuses pour le développement de nouvelles piles à combustible améliorées ayant une durée de vie plus longue.
"Alors qu'auparavant nous n'examinions que le vieillissement de la pile à combustible après son utilisation, nous sommes désormais en mesure d'examiner la phase intermédiaire", explique Linnéa Strandberg, doctorante à l'université Chalmers. "Le fait de pouvoir suivre une seule particule choisie dans une zone spécifique a permis de mieux comprendre les processus de dégradation. Une meilleure connaissance de ces derniers constitue une étape importante dans la conception de nouveaux matériaux pour les piles à combustible ou dans l'ajustement du contrôle de la pile à combustible."
Une nouvelle méthode ouvre la voie à des piles à combustible plus durables
Le ministère américain de l'énergie (DOE) a souligné que l'amélioration de la durée de vie des piles à combustible est l'un des objectifs les plus importants à atteindre avant que les véhicules à hydrogène alimentés par des piles à combustible ne connaissent un succès commercial. Selon l'industrie, un camion doit pouvoir supporter 20 000 à 30 000 heures de conduite au cours de sa durée de vie, ce qu'un camion à hydrogène alimenté par une pile à combustible ne peut pas faire aujourd'hui.
"Nous avons maintenant jeté les bases du développement de meilleures piles à combustible. Nous en savons désormais plus sur les processus qui se déroulent dans la pile à combustible et sur le moment où ils se produisent au cours de la durée de vie de la pile à combustible. À l'avenir, cette méthode sera utilisée pour développer et étudier de nouveaux matériaux susceptibles d'allonger la durée de vie de la pile à combustible", explique Björn Wickman.
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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