Des chercheurs développent une méthode pour les piles à combustible en céramique protonique AM

21 août 2023

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Des chercheurs de l’Université de Clemson, en Caroline du Sud, aux États-Unis, ont développé une nouvelle méthode de fabrication additive de piles à combustible en céramique protonique. Ce dispositif d’énergie renouvelable a le potentiel de produire de l’électricité de manière plus durable que les combustibles fossiles.

Les piles à combustible en céramique protonique sont alimentées par des carburants renouvelables comme l'hydrogène, l'ammoniac, les hydrocarbures et les alcools, au lieu du charbon ou du pétrole. Cependant, le défi a été de les faire passer du laboratoire au monde réel en raison des difficultés liées à la fabrication à grande échelle.

Pour résoudre ce problème, une équipe du laboratoire de recherche sur les matériaux avancés de Clemson a utilisé ses connaissances en fabrication additive pour construire des piles à combustible en céramique protonique de forme tubulaire. Cette conception offre plusieurs avantages par rapport aux conceptions planaires, notamment une durabilité améliorée et une étanchéité plus facile.

L’équipe a testé une seule pile à combustible pendant 200 heures en utilisant de l’hydrogène comme carburant et a constaté qu’elle produisait de l’électricité de manière constante. Les chercheurs ont déclaré que la fabrication additive de piles à combustible en céramique protonique offre une plus grande précision, cohérence et prix abordable par rapport aux techniques de fabrication traditionnelles.

L'équipe de Clemson a publié ses conclusions dans la revue ACS Energy Letters. Le premier auteur était la doctorante Minda Zou, et les auteurs correspondants étaient le chercheur postdoctoral Jiawei Zhang et le professeur Jianhua « Joshua » Tong, tous du Département de science et d'ingénierie des matériaux. "Nos travaux suggèrent que le 3DP pourrait ouvrir la voie aux applications réelles des PCFC tubulaires", a écrit l'équipe dans le document.

Tong a déclaré qu'une grande partie de ce qui rend la recherche unique était que l'équipe était capable de fabriquer de manière additive les trois couches requises dans une pile à combustible : l'anode, la cathode et l'électrolyte. "Personne d'autre n'a fait cela", a-t-il ajouté. « Plus important encore, la méthode est simple et rentable, ce qui est prometteur pour la commercialisation. »

Actuellement, il faut environ trois heures pour fabriquer de manière additive une pile à combustible. Cependant, l’équipe prévoit de développer une conception plus avancée comme prochaine étape de son travail. En cas de succès, Tong estime qu’il sera possible de commercialiser des piles à combustible protoniques en céramique AM dans environ cinq ans.

L'article « Piles à combustible en céramique protonique tubulaires hautement évolutives avec impression 3D » est disponible ici.

https://www.clemson.edu/

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