Rigel, une pile à combustible 2-en-1

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Dans l’univers de la recherche sur les piles à combustibles, nombreuses sont les équipes à se pencher sur les piles à haute température. En effet, celles-ci présentent le désavantage de créer de l’eau à l’une ou l’autre des électrodes, au même niveau que l’oxygène pour une pile protonique et l’hydrogène pour une pile anionique à conduction oxygène. Or la présence d’eau à haute température (800°C – 900°C) abîme la pile et altère sa durée de vie. Difficile donc d’atteindre les 40 000 heures de fonctionnement, nécessaires pour une application stationnaire de la pile, et bien entendu de rendre réversible la pile à combustible pour un fonctionnement en électrolyseur.

En 2008, Alain Thorel, directeur de recherche au Centre des Matériaux de Mines-ParisTech monte le projet Ideal-Cell. Avec ses partenaires, ils se penchent sur l’amélioration de deux piles à combustibles haute température en stade de développement : les piles SOFC, dites à oxydes solides et les piles PCFC dites à céramiques protoniques.

Un concept prouvé en 2 ans

« En regardant les 2 piles, je me suis fait la réflexion suivante : Pourquoi ne ferait-on pas en sorte d’avoir une configuration où l’on fait réagir les ions hydrogène des PCFC avec les ions oxygène des SOFC ? », expose Alain Thorel. Il a donc l’idée de joindre la cathode de la seconde et l’anode de la première par une membrane poreuse en céramique à conduction mixte protonique et anionique par ions O2-. L’avantage de cette architecture réside dans sa symétrie qui permet à la pile de fonctionner à l’envers, comme un électrolyseur.

Depuis 2005, l’équipe a déposé 4 brevets et a pu prouver que le concept était meilleur que les piles SOFC et PCFC à épaisseur équivalente, conduisant à des Capex et Opex significativement réduits. Ideal-Cell est désormais prête à entrer dans sa première phase de développement via le projet de start-up Rigel. Pendant 24 mois, l’équipe et ses partenaires développeront un prototype modulaire de 1 kW qui sera testé en conditions réelles.

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