SOFC - Matériaux et procédés de pointe pour les piles à combustible à oxyde solide

L’augmentation des tensions face à l’environnement a créé le besoin de mettre au point des systèmes de production d’énergie plus propres et plus efficaces, comme les piles à combustible. Malgré le fait qu’on a fait beaucoup de recherches sur les piles à combustible à PEM, à oxyde solide, à carbonate fondu, à acide phosphorique et à matière alcaline (dont certaines seront bientôt disponibles dans le commerce), le développement de ces piles présente plusieurs défis techniques. Les principales difficultés sont le coût, la fiabilité et la durabilité.

La pile à combustible à oxyde solide requiert des connaissances et une compréhension approfondies de la céramique, du traitement de la céramique, de la métallurgie, de l’électrochimie et de la catalyse. Les SOFC offrent plusieurs avantages techniques par rapport aux autres piles à combustible. Elles sont très efficaces et peuvent reformer des gaz combustibles pratiques comme le méthane et le propane. Les piles à combustible à oxyde solide représentent peut-être la technologie la plus pratique pour le chauffage, la climatisation et la cogénération d’électricité dans les entreprises et logements individuels, et pourraient s’avérer très importantes pour le Canada face à ses obligations internationales à l’égard de l’environnement et des changements climatiques.

L’ITPCE a fait des progrès très prometteurs dans la fabrication et la démonstration de piles individuelles à support métallique planaires haute performance de densité énergétique de plus de 400 mW/cm2 à 600 °C basées sur des technologies de traitement novatrices et à dimensions variables, comme la pulvérisation colloïdale humide, la gravure photoélectrochimique, le forage par laser, et le dépôt par magnétron RF durant le projet. Les technologies mises au point continuent à être utilisées afin d’augmenter leur échelle pour démontrer des piles individuelles haute performance de 2 po de diamètre et un empilement de 10-20 W pour des applications militaires (projet interne).

Un nouveau projet : « Nouvelle pile à combustible à oxyde solide tubulaire à soutien métallique » a été mis sur pied en avril 2008 pour développer des éléments tubulaires à soutien métallique uniques pour les empilements de SOFC destinés aux systèmes de production d’énergie fixes. Le taux de conversion de chaleur à électricité visé est de 35 % à l’aide d’un empilement fonctionnant dans la plage de températures de 550 °C à 650 °C et pouvant produire 500 W à une densité de puissance dépassant 100 W par litre. Ce projet d’une durée de 3 ans nécessite le développement de nouveaux supports métalliques tubulaires poreux, de méthodes de fabrication rentables (incluant du brasage spécialisé), des électrodes collectrices à faible résistance ohmique et des rampes et collecteurs à gaz perfectionnés.

Information pertinente

Instituts:

• Institut de technologie des procédés chimiques et de l'environnement du CNRC