08 janvier 2014
Du platine en nanotubes dans les piles à combustible
Contact : Nicolas Pauc, Arnaud Morin (Liten), Samuele Galbiati (Liten)

Figure : Vue de dessus de l’électrode comprenant les nanotubes de platine

Coller un tapis de nanotubes en platine sur la membrane échangeuse de protons d’une pile à combustible, c’est la prouesse réalisée grâce aux efforts conjoints de chercheurs de l’Inac et du Liten. Une évaluation préliminaire incluant des tests en conditions de fonctionnement de la pile révèle le fort potentiel de cette nouvelle architecture.
 

Le coût, les performances et la durée de vie d’une pile à membrane échangeuse de protons (PEMFC) sont aujourd’hui limités par les réactions électrochimiques au niveau de la cathode. Des physiciens de l’Inac et du Liten cherchent donc à renforcer l’action du catalyseur (platine) en démultipliant sa surface apparente et en tirant profit de l’excellente conduction électrique du platine pour éliminer le carbone des électrodes. Pour cela, ils ont conçu et réalisé une « nanostructure » permettant à la fois de catalyser les réactions et de récolter le courant qui en est issu.

Ils ont réussi à fabriquer des nanotubes de platine tous alignés, par dépôt chimique en phase vapeur sur un substrat poreux d’alumine. Ils ont ensuite pressé à chaud le tout sur la membrane en polymère de la pile, dissout complètement l’alumine et redéposé une fine couche de polymère conducteur de protons. La nanostructure en platine se révèle plus efficace que l’électrode de carbone revêtu de platine, avec un gain voisin de 30% en courant produit pour une surface donnée de platine.

Il reste à optimiser la géométrie et la densité des nanotubes. Un autre procédé de fabrication plus économe en platine, l’évaporation métallique, doit être évalué. L’usage d’alliages de platine et de nanostructures de type « cœur – coquilles » doit également être exploré pour diminuer encore la masse totale de platine par pile.

 

Référence:

“Supportless Platinum Nanotubes Array as PEM fuel cell electrode”, accepté pour publication dans Electrochimica Acta

http://dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2014.01.061

 

 

Maj : 03/10/2016 (1020)

 

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