ARCHIVÉ - Le CNRC construit la pile à combustible à oxyde solide de 2010... maintenant

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Le 07 mai 2007— Ottawa (Ontario)

La pile à combustible à oxyde solide (solid oxide fuel cell, SOFC) est une des solutions technologiques les plus efficaces pour contrer la pollution résultant de la dépendance du monde moderne aux combustibles fossiles. Ce dispositif, qui fonctionne de manière semblable à une pile, ne pollue pas l'atmosphère, ne fait pas de bruit, ne libère que de l'eau et de la chaleur mais, surtout, produit de l'électricité.

Afin de perfectionner cette technologie prometteuse, les spécialistes en piles à combustible du CNRC se sont associés à des organismes internationaux à la fine pointe de la recherche et du développement dans ce domaine, avec le sixième Programme cadre pour la recherche et la technologie (FP6) de la Commission européenne. La pile à combustible inventée par l'équipe du CNRC est le prototype que les partenaires ont jugé le plus intéressant et surpasse d'ores et déjà les objectifs du Programme fixés pour 2010.

« Le projet s'intitule Demonstration of SOFC stack technology for operation at 600°C (démonstration d'un assemblage-membrane pour SOFC fonctionnant à 600 °C) ou SOFC600 », explique Radenka Maric, chef du groupe des piles à combustible à haute température de l'Institut d'innovation en piles à combustible du CNRC (IIPC-CNRC). « Le CNRC a été convié à se joindre au Consortium à cause de ses activités, qui ont pour but le développement d'une SOFC à basse température, ce à quoi les membres du Consortium attachent beaucoup de prix. » L'un des deux seuls organismes non européens à participer à l'aventure, le CNRC s'est donc joint aux chefs de file internationaux dans le développement des piles à combustible.

Une pile à combustible à oxyde solide
Une pile à combustible à oxyde solide

L'objectif ultime est de créer des piles à oxyde solide économiquement rentables qui produiront efficacement de l'énergie sans polluer. Pour cela, le projet a été morcelé en objectifs plus modestes qui ont été confiés aux divers membres de l'équipe SOFC600. « Le Consortium aimerait avoir une SOFC de un kilowatt fonctionnant à 600 °C d'ici quatre ans », ajoute Mme Maric.

La pile à oxyde solide transforme l'énergie chimique en énergie électrique un peu comme le fait une pile ordinaire. À l'inverse de cette dernière cependant, la SOFC ne s'épuise jamais, car un carburant l'alimente en permanence, si bien qu'elle produit constamment de l'électricité.

« On s'en sert pour obtenir électricité et chaleur dans les applications résidentielles, reprend Mme Maric. Pour l'instant, les campeurs achètent une génératrice pour avoir de l'électricité; à l'avenir, ils se procureront une pile à combustible. »

Bien qu'elles utilisent des hydrocarbures classiques comme carburant, les SOFC réduisent entièrement ces derniers en leurs constituants moléculaires pour en tirer de l'électricité. Les centrales électriques actuelles extraient l'énergie des combustibles fossiles en les brûlant, avec la pollution que cela suppose, notamment le dégagement de gaz à effet de serre et de smog.

Les partenaires du SOFC600

Le Consortium SOFC600 regroupe d'importants acteurs s'intéressant au développement des piles à oxyde solide (SOFC), notamment les suivants :

Pays Organisme
Autriche Université de Leoben (ULEOBEN)
Canada Conseil national de recherches du Canada (CNRC)
Chine Institut Dalian de chimie physique, Académie chinoise des sciences (DICP)
Danemark Haldor Topsoe A/S (HTAS)
Danemark

Laboratoire national de Risoe (Risoe)

France

Centre National de la Recherche Scientifique(CNRSBX)

France

Commissariat à l'Energie Atomique (CEA)

Allemagne Forschungszentrum Jülich GmbH (FZJ)
Allemagne Unversität Karlsruhe (UKARL)
Pays-Bas Centre de recherche sur l'énergie (ECN) - Coordination du projet
Espagne

Nuevas Tecnologias Para La Distribucion Activa de la Energia (NTDA)

Suisse HTceramix SA (HTc)
Suisse Laboratoires fédéraux d'essai et de recherche sur les matériaux (EMPA)
Royaume-Uni The Imperial College of Science, Technology and Medicine (Imperial)
Royaume-Uni University Court of the University of St Andrews (USTAN)
Royaume-Uni University of Warwick (UWARWICK)

En plus d'être écologiques, les piles à combustible se caractérisent par un meilleur rendement. Ainsi, une SOFC transforme jusqu'à 70 % de l'énergie qu'on y introduit en électricité; à titre de comparaison, les moteurs et les centrales thermiques n'enregistrent qu'un rendement de 30 à 40 %. Un autre attrait des SOFC est leur fonctionnement silencieux; contrairement aux autres types de pile à combustible, les SOFC acceptent aussi de nombreuses sortes de carburant. Alors, qu'attend-on pour en installer une à la cave? C'est qu'il reste des obstacles techniques à surmonter, le principal étant la température.

« En général, les SOFC fonctionnent à une température d'environ 1 000 degrés Celsius. Or, les piles sont affectées par cette température. Elles se détériorent plus rapidement », explique François Girard, agent de développement commercial à l'IIPC-CNRC. « Le projet servira à mettre au point une SOFC à haute performance fonctionnant à 600 °C. »

L'équipe du CNRC se penche sur deux nouvelles technologies susceptibles de réaliser cet objectif. Tout d'abord, elle teste de nouveaux matériaux grâce auxquels la cathode de la pile fonctionnera plus efficacement à 600 °C, des matériaux moins chers que le platine actuellement employé. L'autre innovation du CNRC est la technologie du dépôt réactif par pulvérisation, un procédé en vertu duquel on dépose des pellicules extrêmement minces d'un matériau conducteur sur le substrat de la pile avec une très grande précision.

« L'épaisseur des couches a son importance. Plus elles sont minces, moins il y a de résistance, reprend M. Girard. Une plus faible résistance du matériau signifie une meilleure performance à une température inférieure à celle des piles existantes. » La minceur des pellicules atténue la résistance que les électrons doivent combattre quand ils traversent la pile, ce qui en accroît l'efficacité et le rendement. En réduisant la température de la réaction, on permettrait aux fabricants d'utiliser des matériaux moins onéreux, ce qui augmenterait les chances que la SOFC devienne une source d'énergie économiquement rentable.

Ce sont ces deux technologies qui permettent au prototype de la SOFC de fonctionner à 600 °C – de sorte que la pile atteint déjà les objectifs que le Consortium s'est fixé pour 2010. Testé et comparé aux prototypes des autres membres du Consortium par un organisme indépendant, le dispositif de l'IIPC-CNRC s'est avéré le plus intéressant. « Il vaut toujours mieux confier les essais à un tiers et l'entendre dire : "Votre appareil est le meilleur" », affirme Mme Maric.

Quoique le projet SOFC600 n'ait démarré qu'au printemps dernier, les travaux de l'équipe du CNRC suscitent déjà de l'intérêt chez les gens d'affaires. « Nous prévoyons coopérer avec des détenteurs de licence européens tout en gardant la propriété de la technologie afin de la perfectionner en fonction des besoins canadiens », reprend Mme Maric.

Outre ses bienfaits pour l'environnement, le projet conduira à l'établissement de meilleurs réseaux de recherche internationaux et rehaussera la réputation du CNRC au sein de la collectivité internationale qui s'intéresse aux piles à combustible. « Certaines importantes retombées du projet sont qu'il nous aidera à nouer de nouveaux liens avec d'autres partenaires et que notre technologie rayonnera davantage grâce aux membres européens du Consortium, ajoute M. Girard. Bien que cet effort nous coûte environ 400 000 $, dans son ensemble, la valeur globale du projet approche les 16 millions de dollars. Notre investissement se verra donc fructifié par un facteur de 40. »

« Ce projet resserre les liens entre le Canada et l'Union européenne au niveau de la recherche et du développement sur une technologie efficace et non polluante de production d'énergie, termine Mme Maric. Les SOFC pavent aussi la voie vers les réserves d'énergie de demain, qui devront avant tout être renouvelables. »


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