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Un pas vers l’allongement de la durée de vie des PEMFC


​Afin de mieux comprendre la dégradation des piles à combustible à membranes échangeuses de protons (PEMFC), les différents mécanismes à l'œuvre en cours de fonctionnement ont été pour la première fois étudiés de manière couplée.

Publié le 29 juin 2021

​En général, les modèles étudient les différents mécanismes de dégradation de manière isolée et indépendamment les uns des autres. Mais si la dégradation des uns influait sur la dégradation des autres ? C’est ce qu’ont voulu vérifier les chercheurs du CEA-Liten.

Parmi les mécanismes de dégradation les plus connus figurent la corrosion des plaques bipolaires et la dégradation de la membrane. Or, le mécanisme à l’œuvre dans la membrane, la réaction de Fenton, fait intervenir des ions métalliques comme catalyseur, dont l’origine est inconnue. Les chercheurs ont fait l’hypothèse que ces ions pourraient justement provenir de la corrosion des plaques. Pour le vérifier, ils ont modélisé l'émission d'ions fer induit par la corrosion ainsi que leur transfert depuis les plaques jusqu’à la membrane au travers de la cellule. Comme la dégradation de la membrane produit des fluorures qui stimulent la corrosion des plaques, produisant un couplage, ils ont également modélisé ce transfert inverse des fluorures. Puis, ils ont intégré ces modèles de corrosion, de dégradation membrane et de diffusion des ions dans l’outil de simulation des piles à combustible, MePHYSTO de la plateforme MUSES.

Cette approche unique de modélisation couplée permet de simuler les interactions entre les différents phénomènes de dégradation à l’œuvre dans la pile et de visualiser leur effet « boule de neige ». A terme, l'analyse de ces simulations permettra d'augmenter la durée de vie des piles, et donc d'en réduire les coûts, en sélectionnant les matériaux les plus résistants et/ou en adaptant les conditions de fonctionnement de la pile pour limiter ces dégradations.

Ces travaux ont été conduits dans le cadre de la thèse d'Imen Elferjani en collaboration avec le laboratoire MATEIS, spécialiste de la corrosion, à l'INSA de Lyon.

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