Les piles à combustible sont économes en énergie et propres. Cependant, un enjeu majeur de la commercialisation de cette technologie est la pérennité d'un composant vital de chaque cellule, la membrane, qui est généralement fabriqué à partir d'un polymère appelé Nafion. Pendant le fonctionnement de la pile à combustible, la membrane subit une dégradation chimique et mécanique, conduisant à des fissures et des trous d'épingle qui raccourcissent sa durée de vie.

Pour résoudre ce problème, trois membres du département de génie mécanique de l'Université du Delaware, Ajay Prasad, Liang Wang et Suresh Advani, ont développé une membrane auto-cicatrisante incorporant des microcapsules pré-remplies d'une solution de Nafion. Les travaux sont rapportés dans un article publié dans le Journal de la société électrochimique . Une demande de brevet a également été déposée.

"Les microcapsules sont conçues pour se rompre lorsqu'elles rencontrent des défauts dans la membrane puis libèrent la solution préremplie de Nafion pour cicatriser les défauts en place, " explique Wang.

Les tests de durabilité de la membrane développée ont confirmé que la fonctionnalité d'auto-guérison pourrait considérablement prolonger sa durée de vie utile.

« Les défauts de membrane sont impossibles à détecter et à réparer dans une pile à combustible en fonctionnement, " dit Advani. " La seule solution actuellement est de remplacer l'ensemble de l'ensemble membrane-électrode, ce qui est prohibitif."

« La possibilité d'utiliser des matériaux polymères auto-cicatrisants qui peuvent guérir les fissures et les trous d'épingle en place est une perspective passionnante pour prolonger la durée de vie et la sécurité de tels systèmes tout en réduisant le coût du cycle de vie, " il ajoute.

La découverte est importante dans le développement continu des piles à combustible à membrane électrolyte polymère fonctionnant à l'hydrogène, qui selon Prasad, directeur du Center for Fuel Cell Research de l'Université du Delaware, « ont déjà démontré le potentiel de remplacer les moteurs à combustion interne dans les véhicules et de fournir de l'énergie dans des applications stationnaires et portables.