Une conception prometteuse et plus durable de la pile à combustible pourrait contribuer à transformer les poids lourds et d’autres applications de piles à combustible propres. Composée de nanofils moins sensibles à la corrosion que d’autres conceptions, l’électrode innovante – le cœur d’une pile à combustible à électrolyte polymère et à membrane – pourrait ouvrir une nouvelle ère pour les piles à combustible, qui utilisent l’hydrogène comme source d’énergie non polluante pour les véhicules.
« Dans le monde réel, cela signifie que nous pouvons avoir une pile à combustible plus durable qui offrira une économie de carburant élevée sur une plus longue durée de vie« , a déclaré Jacob Spendelow, un scientifique de l’équipe du laboratoire national de Los Alamos qui a décrit ses résultats dans la revue Advanced Materials.
« Ce travail démontre que nous pouvons nous débarrasser des supports catalytiques conventionnels à base de carbone, en éliminant les problèmes de dégradation liés à la corrosion du carbone, tout en obtenant des performances élevées pour la pile à combustible.«
L’amélioration de la durabilité fait de cette pile à combustible un candidat prometteur pour les applications de camionnage lourd, qui nécessitent une durée de vie des piles à combustible de plus de 25 000 heures.
L’électrode à nanofils coaxiaux (CANE) consiste en un réseau de nanofils alignés verticalement dans lequel chaque nanofil comprend un film de platine catalytiquement actif entourant un noyau de polymère conducteur d’ions. En évitant les supports catalytiques à base de carbone, l’électrode CANE élimine les mécanismes de dégradation courants associés à la corrosion du carbone.
L’équipe a soumis les nouvelles piles à combustible à des tests de stress accélérés afin d’évaluer leur durabilité. La CANE n’a perdu que 2 % de ses performances après 5 000 cycles d’essais sous contrainte axés sur les matériaux de support, contre une perte de performance de 87 % observée avec une électrode conventionnelle à base de carbone.
L’approche des nanofils coaxiaux est l’une des nombreuses nouvelles conceptions de piles à combustible créées au laboratoire national de Los Alamos ; une conception d’électrode rainurée a été récemment décrite dans Nature Energy.
Article : « Coaxial Nanowire Electrodes Enable Exceptional Fuel Cell Durability« , Advanced Materials. DOI : 10.1002/adma.202301264
Légende illustration principale : Nanofils coaxiaux alignés verticalement dans une électrode avec des protons transportés dans le noyau ionomère à l’intérieur du nanofil. Les électrons transportés dans l’enveloppe du nanofilm de platine se combinent à l’oxygène pour compléter la réaction de la cathode de la pile à combustible.
