PEMFC95 : « Développement d’une cellule de PEMFC capable de fonctionner durablement à 95°C »

(Avril 2022-Juin 2027)

Contact : Cédric Turpin

Le projet PEMFC95 a pour objectif de développer un cœur de pile à combustible capable de fonctionner durablement à une température de T = 95°C dans des conditions opératoires de type « European automotive conditions », grâce au développement et à l’assemblage de nouveaux catalyseurs d’anode et de cathode, membranes et polymères conducteurs protoniques.

Atteindre une telle température de fonctionnement permettra de simplifier l’architecture thermique du système pile et d’oxyder un combustible moins pur (par exemple issue du reformage d’hydrocarbures) sans baisse rédhibitoire de performances, ce qui devrait permettre d’en limiter les couts d’immobilisation et de fonctionnement.

En revanche, ces conditions sont aussi très agressives pour les matériaux de cœur de PEMFC, qui doivent donc être optimisés. Le projet comportera donc des tâches dédiées à :

  • la conception, l’élaboration et les caractérisations des matériaux de cœur de PEMFC (électrocatalyseurs d’anode et de cathode, membrane et ionomère),
  • leur mise à l’échelle et leur intégration en assemblage (grâce à un choix de couches de diffusion – GDL – judicieux), et
  • leurs tests dans des cellules instrumentées et mini-stacks de PEMFC dont le design dent/canal des plaques d’amenée des fluides aura été optimisé.
  • Le recours à des mesures in situ / operando ainsi qu’à des caractérisations post mortem, permettra de comprendre les mécanismes régissant leur fonctionnement et leurs dégradations potentielles, ce qui permettra par rétroaction, d’optimiser les matériaux et leurs assemblages, mais aussi de choisir les paramètres de fonctionnement optimaux pour les PEMFC.
  • Enfin, une analyse de cycle de vie conduira aux choix les plus respectueux de l’environnement en terme de matériaux précurseurs et de procédés d’élaboration / mise en forme / utilisation.

Ambitieux en terme de performances visées (démonstration d’une monocellule de 25 cm² opérant à densité de courant élevée (2,5 – 1,5 et 0,5 A cm-2 à 0,6 – 0,7 et 0,8 V, respectivement) stable sur quelques 100 h à une température de fonctionnement stabilisée de T = 95°C et des conditions opératoires compatibles de type « European automotive conditions », puis d’une monocellule grande surface voire d’un mini-stack correspondant), le projet s’articulera en lien fort avec le projet DuraSys-PAC, dans lequel les matériaux et assemblages pourront être testés en système sur le long-terme.

A terme, les réalisations du projet devraient trouver leur place dans la stratégie d’industrialisation des acteurs industriels français de la mobilité PEMFC, en particulier de la mobilité lourde, un des objectifs majeurs du plan français sur l’hydrogène.

dormer shed plans