ODE - Observation Du fonctionnement d’Électrodes
Le projet ODE s’inscrit dans la problématique du développement des piles à combustible à membranes échangeuses de protons (PEMFC) fonctionnant avec de faibles quantités de catalyseurs.
Abondement 2020
- PROJET LIÉ À : Accompagner la transition énergétique des entreprises, Énergies, Industrie
Le besoin initial
Les méthodes in-situ utilisées actuellement pour qualifier le fonctionnement et la durabilité des piles reposent sur des outils électrochimiques appliqués à une cellule ou un assemblage de cellules. Il n’existe pas de méthode efficace permettant de localiser les mesures de paramètres physiques telles que les transferts de masse à travers la membrane électrolyte ou la quantité d’eau produite localement au contact des grains du catalyseur.
Le verrou à lever
L’utilisation de l’imagerie par résonance magnétique (IRM) pour l’étude du fonctionnement des catalyseurs de PEMFC est très peu répandue et nous ne connaissons pas de laboratoire français, ni même international, concurrent sur cette thématique. Les verrous à lever sont en effet solides car de nouvelles approches sont nécessaires pour intégrer l’antenne de mesure au plus près de la zone d’intérêt, entre une membrane de quelques dizaines de micron et la couche catalytique carbonée dans laquelle est dispersé le platine.
Les moyens R&D mis en oeuvre
Le développement de la méthode a nécessité dans un premier temps la mise au point d’un banc expérimental générateur de flux de gaz humides pour alimenter la membrane polymère électrolyte de façon contrôlée à l’intérieur de l’imageur IRM. Puis, la méthode d’imagerie mise au point au laboratoire a été améliorée et optimisée afin de la rendre immune aux effets d’écran radiofréquence causés par les couches catalytiques conductrices. La résolution temporelle de l’expérience a également été améliorée en suivant une stratégie d’acquisition partielle.
Les perspectives de partenariats
Le travail a permis de mettre au point la mesure de profils d’eau à travers les membranes épaisses (250 microns) sur lesquelles étaient déposées des couches d’électrodes (partenariat avec le CEA Grenoble dans le cadre du projet Européen « ALPE »). La méthode doit encore être améliorée afin de pouvoir effectuer la mesure en présence de couches de diffusion des gaz. Ces matériaux sont en effet constitués de fibres de carbone ; ils sont donc de très bons écrans vis-à-vis des ondes radiofréquences nécessaires à la mesure IRM.
