Pas trop humide, pas trop sec - la pile à combustible traitée au plasma se porte bien

Anonim

Les piles à combustible sont une source d'énergie propre et renouvelable. Mais les garder au sec a longtemps été un défi, car ils produisent de l’eau pendant le processus de conversion de l’hydrogène et de l’oxygène en électricité.

Les chercheurs de l’Université de la Colombie-Britannique affirment qu’ils ont peut-être trouvé une solution: le prétraitement de l’électrode - une composante clé des piles à combustible - avec de l’oxygène gazeux ionisé ou du plasma.

"Les piles à combustible ont besoin d'une petite quantité d'humidité pour fonctionner, mais trop d'eau bloque le flux de gaz à travers la cellule", a déclaré le premier auteur de l'étude, Benjamin Zahiri, spécialiste des matériaux. "Le traitement au plasma modifie la surface de l’électrode de sorte que l’eau en excès puisse s’enfoncer dans les couches inférieures et s’écouler sans dessécher la cellule."

Les chercheurs ont exposé la surface d'une électrode à pile à combustible, qui contient des couches de carbone poreuses, à l'oxygène gazeux ionisé pendant une minute. Le traitement a déposé des quantités variables de molécules porteuses d'oxygène, qui attirent l'eau, à la surface.

"Les couches supérieures ont reçu le plus de molécules et les couches suivantes ont reçu progressivement moins de molécules", a déclaré Zahiri. "En créant cette" mouillabilité "progressivement décroissante, l'eau est aspirée des couches supérieures jusqu'aux couches inférieures, d'où elle sort de la cellule.

"La structure de la couche de carbone elle-même reste inchangée."

L'étude portait sur les piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEM), un type de pile à combustible couramment utilisé pour les voitures et les camions.

"Nos résultats montrent que le traitement par plasma facilite efficacement le transport de l'eau dans une pile à combustible PEM", a déclaré Zahiri. "D'autres stratégies de transport de l'eau, telles que les revêtements hydrophobes ou hydrofuges, sont trop coûteuses ou trop complexes pour être viables."

Selon les chercheurs, le traitement au plasma peut également être facilement intégré dans la fabrication de composants de piles à combustible.

"C'est rapide, peu coûteux et déjà largement utilisé dans la fabrication", a déclaré l'auteur principal de l'étude, Walter Mérida, professeur de génie mécanique à la tête du Centre de recherche sur les énergies propres de l'Université de la Colombie-Britannique. "Il ne génère aucun déchet chimique, il est donc écologique".

L'équipe explore actuellement d'autres applications du traitement par plasma. Selon Mérida, les traitements au plasma peuvent agir sur d'autres matériaux poreux utilisés dans le stockage de l'énergie. Ils peuvent également être intégrés dans les industries à base de soude caustique, un marché évalué à 80 milliards de dollars américains.

La recherche a été décrite récemment dans Applied Surface Science.

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