Des PEMFC performantes pour l’application transport lourd

L’intégration des piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) dans les applications de transport lourd requiert une élévation de leur température de fonctionnement nominale de 80 à 95 °C. Cette augmentation vise à faciliter la gestion thermique du système, avec pour objectif ultime d’améliorer sa compacité. Dans ce contexte, le développement d’électrodes plus résistantes devient impératif pour faire face aux conditions de fonctionnement plus sévères, pour lesquelles les phénomènes limitant les performances et la durabilité sont accentués. Dans le cadre du projet PEMFC95, le CEA-LITEN développe des électrodes composites poreuses constituées d’un catalyseur accélérant les cinétiques de réaction, lié par le polymère conducteur protonique.

Une optimisation de la structure et de la composition des cœurs de pile

Le CEA-LITEN a travaillé sur la composition du cœur de pile, appelé Assemblage Membrane Electrodes (AME), avec des composants commerciaux et, en particulier, de l’électrode afin d’obtenir des performances optimales dans une large gamme de conditions opératoires, qu’elles soient humides pour permettre le démarrage de la pile ou sèches comme en conditions nominales. La composition offrant le meilleur compromis a été sélectionnée pour fabriquer des cœurs de pile de 100 cm² qui ont été testés dans une monocellule avec un design représentatif des piles de puissance.

Pour des performances au meilleur état de l’art

Des essais ont été réalisés dans des conditions compatibles avec les contraintes systèmes, non seulement à la température de fonctionnement nominale visée de 95°C mais également dans des conditions plus extrêmes à 105°C qui peuvent être rencontrées temporairement. Les performances obtenues sont au meilleur état de l’art et se rapprochent des objectifs du projet. Fort de cette expérience nous allons maintenant intégrer les nouveaux composants développés par les partenaires (membrane, catalyseurs et GDL) de façon à accroître les performances et améliorer la durabilité de la pile.

A. Morin, C. Nayoze-Coynel, T. Cavoue, L. Flores, A. Fabulet
CEA-LITEN_ Laboratoire du projet PEMFC95