Pile à combustible liquide directe sans membrane

Aperçu

Le Conseil national de recherches du Canada, en collaboration avec l'Université de la Colombie-Britannique, a mis au point une pile à combustible qui fonctionne sans membrane échangeuse de protons et accepte divers combustibles liquides (notamment le méthanol).

Les piles à membrane et à combustible liquide classiques souffrent de certaines lacunes comme la perméation du combustible, la détérioration ou la contamination de la membrane, la chute ohmique et le petit nombre de sites à triple phase actifs lorsque le catalyseur ne se situe pas immédiatement dans la zone servant d'interface à la membrane et à l'électrode. L'absence de membrane dans la nouvelle pile atténue bon nombre de ces difficultés.

La pile sans membrane pourrait servir à diverses applications dans le domaine de l'électronique de grande consommation et dans les créneaux plus spécialisés de l'armée et de l'aéronautique. Un prototype a été créé et testé pour illustrer les avantages de cette pile sur les plans de la performance et des coûts, comparativement aux piles à combustible usuelles.

Transfert de technologie

Cette technologie comprend l'architecture de la pile à combustible sans membrane et la méthode dynamique de contrôle de la puissance qui s'y associe. Veuillez mentionner le numéro d'identification 11742 du CNRC. Outre ses applications générales pour le marché de la consommation, cette technologie intégrée pourrait intéresser le secteur militaire et l'aérospatiale, car elle permettrait l'élaboration de systèmes de puissance autonomes d'une grande portabilité.

Applications commerciales

Cette possibilité se prête à merveille à une gamme d'applications des piles à combustible liquide et à des applications spécialisées exigeant un système d'alimentation portatif séparé.

Fonctionnement

L'industrie continuant d'investir dans le développement de piles à combustible destinées à une multitude d'applications, le Conseil national de recherche du Canada poursuit ses travaux dans ce domaine avec la participation de l'Université de la Colombie-Britannique. Il a ainsi mis au point une pile à combustible sans membrane dont on a fabriqué un prototype. Celui-ci fonctionne sans membrane échangeuse de protons et accepte divers combustibles liquides (p. ex., le méthanol).

Par son architecture, le prototype atteint une performance comparable à celle d'une pile à méthanol utilisant l'air ambiant. D'autres prototypes, créés aux fins d'illustration, ont prouvé leur compatibilité avec d'autres combustibles, comme l'éthanol et l'acide formique, et la technologie peut être mise à l'échelle dans la configuration habituelle d'une pile à combustible bipolaire.

Parce qu'il a été simplifié, le nouveau modèle présente des avantages sur les architectures existantes, notamment au niveau de la performance et du coût. La nouvelle architecture se prête particulièrement à la conception de systèmes d'alimentation plus petits et légers, portatifs, qui trouveront application sur le marché de l'électronique de masse et dans les créneaux de l'armée et de l'aéronautique.

En raison de sa souplesse, la nouvelle architecture accepte divers combustibles liquides, électrolytes et oxydants; le coût des matériaux s'en trouve également allégé du fait que l'on n'a plus besoin de membrane échangeuse de protons. De plus, on peut réduire la taille de la pile à combustible résultante sans que sa performance en souffre. On le doit en partie à la structure 3D de l'anode et à un combustible électrolytique faisant en sorte qu'on utilise plus de catalyseur, avec la densité de puissance supérieure qui en résulte. L'élargissement de la zone réactive sur l'anode et le contrôle intégré de la puissance autorisent une exploitation optimale de la pile à divers degrés de puissance, ce qui facilite aussi la fabrication de systèmes portatifs.

Breveté aux États-Unis et en attente de brevet au Canada et en Europe.

Avantages

  • Meilleure exploitation du combustible
  • Perméation réduite du combustible
  • Usage de combustibles plus concentrés
  • Souplesse d'utilisation (plusieurs combustibles liquides)
  • Élimination des particularités des membranes qui en affaiblissent la performance, par exemple la chute ohmique, la sensibilité aux conditions ambiantes et le nombre limité de sites où a lieu la catalyse
  • Compatibilité avec la configuration des piles à combustible bipolaires classiques
  • Coût plus faible des composants (en moyenne 30 %) suite à l'abandon de la membrane échangeuse de protons

Brevets

  • Dossier no 11742 du CNRC : Breveté aux États-Unis. En attente de brevet au Canada et en Europe.

Renseignements

Pour en savoir plus sur cette technologie, veuillez communiquer avec :

Dann Chow, Conseiller de portefeuille
Téléphone : 604-221-3157
Courriel : Dann.Chow@nrc-cnrc.gc.ca