Une grande avancée pour les piles à combustible
Des chercheurs de l’université de l’État de Washington ont réalisé une avancée majeure dans le domaine des piles à combustible à oxyde solide (SOFC) qui pourrait faire de cette technologie hautement efficace sur le plan énergétique et peu polluante, une alternative plus viable aux moteurs à combustion à essence pour l’alimentation des voitures.
Des piles à combustible à oxyde solide
Sous la direction de Qusay Bkour, titulaire d’un doctorat, et du professeur Su Ha, de l’école de génie chimique et de bio-ingénierie Gene and Linda Voiland, les chercheurs ont mis au point un catalyseur à nanoparticules unique et peu coûteux qui permet à une pile à combustible de convertir des combustibles liquides tels que l’essence en électricité sans se bloquer pendant le processus électrochimique.
Cette recherche pourrait déboucher sur des voitures à essence très efficaces qui produisent de faibles émissions de dioxyde de carbone contribuant au réchauffement de la planète. « Les gens sont très préoccupés par l’énergie, l’environnement et le réchauffement climatique », a déclaré M. Bkour. « Je suis très enthousiaste car nous pouvons avoir une solution au problème de l’énergie qui réduise également les émissions qui causent le réchauffement climatique ».
Les piles à combustible offrent un moyen propre et très efficace de convertir l’énergie chimique des combustibles directement en énergie électrique. Elles sont similaires aux batteries en ce sens qu’elles possèdent une anode, une cathode et un électrolyte. Cependant, contrairement aux batteries qui ne fournissent que l’électricité qu’elles ont stockée auparavant, les piles à combustible peuvent fournir un flux continu d’électricité tant qu’elles ont du combustible.
Parce qu’elles fonctionnent par des réactions électrochimiques au lieu de faire travailler un piston, les piles à combustible peuvent être plus efficaces que les moteurs à combustion de nos voitures. Lorsque l’hydrogène est utilisé comme carburant, leur seul déchet est l’eau.
Cependant, malgré les grandes promesses de la technologie des piles à combustible à hydrogène, le stockage d’hydrogène gazeux à haute pression dans des réservoirs pose des problèmes importants en matière d’économie et de sécurité. Il existe peu d’infrastructures pour l’hydrogène gazeux aux États-Unis, et la pénétration du marché par cette technologie est très faible.
Une pile pouvant fonctionner avec du carburant liquide
« Nous n’avons pas de piles à combustible facilement disponibles qui peuvent fonctionner avec un carburant liquide comme l’essence », a déclaré M. Bkour. Contrairement aux piles à hydrogène pur, la technologie SOFC peut fonctionner avec une grande variété de combustibles liquides, tels que l’essence, le diesel ou même les carburants diesel d’origine biologique, et ne nécessite pas l’utilisation de métaux coûteux dans leurs catalyseurs.
Les voitures alimentées par des SOFC à essence pourraient utiliser les stations-service existantes. Cependant, les piles à combustible qui fonctionnent à l’essence ont tendance à accumuler du carbone dans leurs cellules, ce qui arrête la réaction de conversion. D’autres produits chimiques courants dans les carburants liquides, tels que le soufre, arrêtent également les réactions et désactivent la pile à combustible.
« La désactivation du catalyseur induite par le carbone est l’un des principaux problèmes associés au reformage catalytique des hydrocarbures liquides », a déclaré M. Bkour. Pour sa pile à combustible SOFC, l’équipe du WSU a utilisé un catalyseur peu coûteux fabriqué à partir de nickel et a ensuite ajouté des nanoparticules de molybdène.
Un système très résistant
En testant leur catalyseur dopé au molybdène, leur pile à combustible a pu fonctionner pendant 24 heures d’affilée sans défaillance. Ce système a résisté à l’accumulation de carbone et à l’empoisonnement au soufre. En revanche, un simple catalyseur à base de nickel a échoué en une heure.
La technologie des piles à combustible liquide offre d’énormes possibilités pour divers marchés gourmands en énergie, notamment dans le domaine des transports. Les chercheurs établissent maintenant des ponts avec l’industrie automobile pour construire des piles à combustible qui peuvent fonctionner dans des conditions réelles et plus durables.
Cette recherche a été publiée dans Applied Catalysis B: Environmental.
Source : Washington State University
Crédit photo : Pixabay