Le projet DeliCat (Mécanismes de dégradation et durabilité des membranes PFSA pour pile à combustible en présence de pollution cationique*) a été retenu pour financement dans le cadre de l’Appel à projets générique 2022 de l’ANR.
Les membranes ionomères utilisées actuellement comme électrolyte dans les piles à combustible de type PEMFC ont atteint des performances remarquables en raison principalement de la présence de renforts structurels et de leur très faible épaisseur : environ 10 µm, soit le dixième de celle d’un cheveu.
Néanmoins, elles restent un des principaux composants susceptibles de limiter la durée de vie de ces systèmes : la rupture d’une membrane entraine inévitablement un contact direct entre l’hydrogène et l’oxygène de l’air ce qui, au voisinage des sites catalytiques des électrodes, va se traduire par un dégagement de chaleur, une perte de performances, et nécessiter un arrêt immédiat de la pile.
Les mécanismes de dégradation des membranes ionomères sont de mieux en mieux connus et maîtrisés : on sait par exemple qu’ils résultent de stress mécaniques et chimiques. Les stress mécaniques sont liés aux cycles d’hydratation/déshydratation des membranes tandis que les stress chimiques proviennent essentiellement de la présence de radicaux libres -espèces très oxydantes- à proximité des électrodes.
Cependant, les industriels utilisateurs et fabricants de piles à combustible ont besoin d’estimer l’impact de polluants extérieurs sur la cinétique et les mécanismes de dégradation des membranes. Dans ce cadre, le projet DeliCat proposé par le LEMTA se concentrera essentiellement sur les cations qui s’échappent des plaques bipolaires, chargées à la fois de distribuer les réactifs et de collecter le courant électrique.
Ce projet fait partie des 10 PRCE retenus (Projet de Recherche Collaborative – Entreprise – page 14).
Porté par le LEMTA (1) , il est coordonné par Olivier Lottin et Assma El Kaddouri – Équipe Hydrogène et systèmes électrochimiques, en partenariat avec le LEPMI (Grenoble) et l’entreprise SYMBIO (Vénissieux).
Durée : 48 mois | Financement obtenu : 612 910 € (287 900 € pour le LEMTA)
* Degradation mechanisms and durability of PFSA membranes with Cationic pollution
(1) Laboratoire énergies & mécanique théorique et appliquée (CNRS / UL)
Dispositif conçu et fabriqué au LEMTA pour l’étude des mécanismes de dégradation couplés mécanique et chimiques des membranes ionomères
Cellule segmentée 5×5 cm² conçue et fabriquée au LEMTA et son banc d’essais