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Fabrication de couches de nouveaux catalyseurs
La technologie des piles à combustible continue de se montrer prometteuse comme un moyen d'accroître l'efficacité de l'utilisation de combustibles actuels et futures. L'une des applications les plus prometteuses de cette technologie est l'utilisation de piles à combustible à membranes échangeuses de proton (PEM) dans les moyens de transports. Cette technologie utilise une membrane de type Nafion® recouverte avec un catalyseur de platine. L'une des barrières à la commercialisation de cette technologie est le coût élevé du platine tel qu'utilisé dans les membranes actuelles des PEM. Le but de ce projet est de réduire par au moins 8 fois la quantité de platine nécessaire pour obtenir de bonnes performances ceci en diminuant la taille des particules et en contrôlant la microstructure de la couche. Cette nouvelle méthode de fabrication va augmenter la surface spécifique disponible du catalyseur tout en diminuant la masse totale (et ainsi son coût) de platine déposée sur la membrane.
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Figure 1 - Flamme de RSDT durant la formation d'une couche de cathode |
Dans le but d'atteindre ces objectifs, les chercheurs du CNRC-IIPC travaillent à la modification d'une nouvelle technologie de dépôt utilisant une flamme (Figure 1). Ce procédé est actuellement utilisé pour la fabrication de piles à combustible à oxyde solide pour le dépôt à basse température. Les échantillons montrés sur la figure 2 ont été fabriqué en utilisant l'équipement de la technique de dépôt par pulvérisation réactive (RSDT) installé dans les laboratoires du CNRC de Vancouver au Canada. RSDT est une méthode de dépôt basée sur une flamme atmosphérique qui permet la formation de couches micro-structurées de catalyseurs. Avec cette technique, le platine est formé directement à partir des précurseurs et déposé conjointement sur la membrane de Nafion® avec le carbone et le Nafion® requis pour la formation de la couche catalytique. Cette technique permet la production de micro-structures contrôlées, incluant la variation de la teneur en platine à l'intérieur de la couche catalytique.
Figure 2 – Nouvelles couches catalytiques fabriquées par RSDT
La pile initiale de taille de laboratoire a une surface active de 5cm x 5cm avec un faible chargement en platine qui peut atteindre 0,05 mg/cm² sur l'anode et la cathode. Ce chargement est 8 fois plus faible que les actuelles couches cathodiques, ce qui est l'obstacle clef à la commercialisation de ces piles à combustible PEM. La performance de ces membrane est encore d'optimisation, les premiers résultats montrant une densité de courant de 400 mA/cm² à 0.6 V (Figure 3).
Figure 3 – Performance de couches cathodiques fabriquées par RSDT
Contactez
Justin Roller
Technical Officer, HTFC
Tel: 604-221-3079
Fax: 604-221-3001
Email: Justin.Roller@nrc-cnrc.gc.ca
