[ Accueil ] [ Piles à combustible ] [ Mon Cv ]                                                  

Accueil
I. Une source d'énergie idéale
II. Les différentes PAC
III. Les SOFCs
Références bibliographiques
Mon Cv

Résumé:

    L’engouement actuel pour la production d’énergies " propres " a fortement relancé depuis quelques années l’intérêt pour les piles à combustible. Plusieurs systèmes sont actuellement étudiés ; parmi ceux en voie de commercialisation citons les piles alcalines (AFC), à membrane polymère (PEMFC) et ceux à électrolyte solide SOFC (Solid Oxide Fuel Cell).

    Si le procédé de fonctionnement d'une pile à combustible  (Partie I) date de plus d'un siècle, son développement a été plus cyclique. Mise en avant lors de la conquête spatiale (notamment lors des vols Apollo), ce n'est que récemment que leur application commerciale a pu être envisagée avec leur introduction dans des véhicules électriques comme la Mercedes Classe A (Daimler Benz) ou le bus de la Sté Ballard (Partie II)

    Une pile à combustible permet la conversion directe en énergie électrique de l'enthalpie libre de la réaction chimique entre un combustible (H₂, CH₄) et un comburant (air, oxygène). Cette réaction peut se dérouler à différentes températures qui dépendent de la nature de la pile à combustible (Partie II).

    Pour notre part, nous nous sommes intéressés aux piles SOFC (Solid Oxide Fuel Cell), dites piles de haute température, fonctionnant entre 900 et 1000°C. Envisagées pour des applications stationnaires, leur intérêt, outre un rendement élevé, est la possibilité d'utiliser comme combustible du méthane réformé in situ sur l'anode. Ceci fait par ailleurs l'objet de nombreuses recherches dont les principaux acteurs sont les producteurs de Gaz (GDF, Tokyo Gas, …) (Partie II).

    De conception tout solide, les matériaux constituant ces piles (la cathode, l'anode, l'électrolyte et les interconnecteurs,) actuellement utilisés sont des oxydes de structures perovskite et fluorine. Cependant, le fonctionnement à haute température pénalise leur développement du fait de l'utilisation de matériaux onéreux et de la réactivité entre les oxydes entraînant une dégradation trop rapide. Leur application commerciale à grande échelle nécessite impérieusement un abaissement de la température de fonctionnement autour de 650-750°C, température pour laquelle on envisage même l'utilisation directe du méthane  (Partie III).

    Ceci suppose la mise au point de nouvelles électrodes, tant du point de vue de leur composition chimique que de leur mise en forme (couches minces ou épaisses de quelques mm) (Partie III).

    Côté anodique, des travaux sont encore en cours pour améliorer les propriétés catalytiques des électrodes. Des études de faisabilité ont récemment démontré que l'utilisation directe du méthane comme combustible était possible (Partie III).

    Côté cathodique, la réduction de l'oxygène en ions O^2- est limitée par l'existence d'un triple contact entre le gaz, l'électrode et l'électrolyte limitant la cinétique de réaction. La solution alors envisagée dans ce travail est une cathode conductrice électronique (collectrice de charges) et conductrice ionique (transport des ions O^2-) afin d'améliorer les propriétés électrocatalytiques de ces électrodes. Ceci défini le matériau comme étant un conducteur mixte (Partie III).

.