Des chercheurs inventent un tout nouveau type de pile à combustible ultra-efficace

Une équipe de l’université technologique du Michigan a mis au point une nouvelle pile à combustible fonctionnant avec différents carburants. D’une efficacité sans précédent, celle-ci pourrait significativement contribuer à la réduction des émissions de CO2.

Pile à combustible solide superstructurée au carbonate

Remplissant grosso modo la même fonction que les piles classiques, leurs homologues à combustible présentent différents avantages notables : elles n’ont pas besoin d’être rechargées et continuent à produire de l’énergie tant qu’elles sont alimentées en carburant. Cependant, de tels bénéfices sont contrebalancés par des problèmes de coût, de performance et de durabilité.

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La plupart des dispositifs actuels sont alimentés par de l’hydrogène provenant de composés tels que le méthane, au moyen d’un processus long et complexe appelé reformage, générant d’importantes émissions de carbone. Partant de ce constat, Yung Hang Hu et ses collègues en ont créé un tout nouveau type capable de fonctionner directement avec différents hydrocarbures : une pile à combustible solide superstructurée au carbonate (CSSFC).

L’utilisation de matériaux superstructurés a permis de créer une interface entre l’électrolyte et le carbonate fondu servant de canal ultrarapide pour le transfert d’ions d’oxygène, ce qui s’est traduit par un abaissement de la température de fonctionnement du prototype jusqu’à 470 °C, contre 800 °C environ pour une pile à combustible à oxyde solide classique.

MTU Carbonate-Superstructured Solid Fuel Cell (Cssfc) Delivers Enhanced Power Density at Lower Operating Temperatures – World-Energy: https://t.co/pJ5kC7z7nX pic.twitter.com/G8BrcxsWyb

— WorldEnergy (@theworldenergy) April 10, 2023

Des performances sans précédent

Une série d’essais en laboratoire a révélé une oxydation rapide des hydrocarbures, limitant l’accumulation de dépôts de carbone connus pour impacter les performances de tels dispositifs, ainsi qu’une tension de circuit ouvert (OCV) sans précédent, indiquant « l’absence de perte de courant et une efficacité de conversion d’énergie élevée ».

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Hu estime que le rendement énergétique des CSSFC pourrait atteindre 60 % (contre 30 à 35 % pour un moteur à combustion classique). Ce qui impliquerait une réduction significative des émissions de CO2 si une telle technologie venait à être largement adoptée pour alimenter différents types de véhicules.

Selon les auteurs de l’étude, publiée dans la revue PNAS, l’approche utilisée permettrait également de réduire largement les coûts de fabrication de tels dispositifs et de les rendre plus sûrs.