Recherche sur les Oxydes solides pour applications piles à combustible

Dans le domaine de la transformation de l'énergie chimique, nos recherches s'orientent vers la levée des verrous technologiques qui limitent le développement des piles à combustible à moyenne et haute température. Une pile à combustible est un générateur électrochimique quiconvertit de façon continue sans combustion, des gaz (par exemple H₂ / O₂) en électricité et chaleur grâce aux réactions électrochimiques intervenant sur les électrodes séparées par un électrolyte. Nos recherches concernent les piles à combustible où l'électrolyte est un matériau céramique oxyde conducteur par ions O₂- dans les piles "haute température" (~700°C) SOFC (en anglais pour Solid Oxide Fuel Cell) et conducteur protonique (H+) dans les piles "moyenne température" (400°C) PCFC (en anglais pour Proton Ceramic Fuel Cell). Les principaux verrous technologiques actuels, liés essentiellement à des problèmes de vieillissement des matériaux, sont l'abaissement de la température de fonctionnement des SOFC et l'augmentation de la stabilité des électrolytes vis à vis du CO₂ pour les PCFC. Une part importante de nos travaux concerne la recherche prospective dans des familles de matériaux parfois nouvelles afin de remplacer les matériaux d'électrolytes de référence.

Une autre avancée décisive serait d'avoir une pile à combustible pouvant utiliser directement le gaz naturel comme combustible sanscrackage du combustible fossile dans la pile provoquant un dépôt de carbone qui détruit l'anode. Pour lever ce verrou technologique, nous travaillons à la découverte de nouvelles anodes insensibles au dépôt de carbone. Enfin, nous développons et testons, en conditions de fonctionnement, des cellules SOFC et PCFC de type bouton (diamètre environ 10mm) basées sur ces nouveaux matériaux. Notre savoir-faire, qui s'étend aussi à l'électrolyse haute température, est donc basé sur un équilibre entre recherche amont (côté électrolyte) et aval (côté anode et tests en pile).