L'Institut national des sciences et de la technologie d'Ulsan en Corée du Sud a introduit de nouveaux piles à combustible à hydrocarbures à haut rendement.

La commercialisation de la « pile à combustible au gaz naturel » est enfin sur le devant de la scène, grâce au développement récent de matériaux d'électrode qui maintiennent une stabilité à long terme dans les combustibles hydrocarbonés. L'avantage d'utiliser ce matériau comprend qu'il utilise un métal de transition interne comme catalyseur supplémentaire dans une condition de fonctionnement de pile à combustible.

Cette percée est issue d'une recherche, menée par le professeur Guntae Kim de l'énergie et du génie chimique à l'UNIST en collaboration avec le professeur Jeeyoung Shin de l'Université des femmes de Sookmyoung, Professeur Jeong Woo Han de l'Université de Séoul, Professeur Young-Wan Ju de l'Université de Wonkwang, et le professeur Hu Young Jeong de l'UNIST. leurs résultats, publié en ligne dans le numéro de juin de la prestigieuse revue Communication Nature , ont émergé comme le candidat prometteur pour la prochaine génération de piles à combustible à oxyde solide d'hydrocarbures (SOFC) directes.

Une pile à combustible à oxyde solide (SOFC) est un dispositif de conversion électrochimique qui produit de l'électricité en oxydant un combustible. La SOFC fait encore l'objet d'un développement assez intense pour ses avantages compétitifs inoubliables de stabilité à long terme, une grande flexibilité de carburant, faibles émissions, ainsi qu'un coût relativement faible. Les SOFC sont une possible pile à combustible de prochaine génération, car ils sont capables d'augmenter l'efficacité de plus de 90 % lors de l'utilisation de la chaleur d'échappement. Cependant, la commercialisation réussie des SOFC a été retardée en raison de son coût de production élevé principalement lié au développement de matériaux d'électrode dans les piles à combustible à hydrocarbures.

Le professeur Kim a résolu le problème de la sécurisation de l'hydrogène en développant un nouveau matériau d'anode (catalyseur) pouvant utiliser directement des hydrocarbures, appelés liquides de gaz naturel (LGL) et GPL, comme carburant de la SOFC. En utilisant ce catalyseur nouvellement développé, La SOFC peut faire fonctionner la pile à combustible sans convertir l'hydrocarbure en hydrogène de manière externe.

Dans l'étude, l'équipe de recherche a proposé que les métaux de transition soient exsolvés du nouveau matériau d'anode dans une atmosphère réductrice. Généralement, les métaux de transition agissent comme catalyseur d'oxydation du carburant dans la SOFC. Ils ont également signalé que les nanoparticules de Co et de Ni exsolvées à la surface de la pérovskite en couches présentent une bonne stabilité sans dégradation notable. De plus, la cellule unique présente 1,2 W/㎠ dans H2 à 800 oC, indiquant que la performance est deux fois plus élevée que celle du matériau d'électrode conventionnel (0,6 W/㎠).

« Bien que les matériaux d'anode existants aient démontré de bonnes performances initiales, en raison de leur instabilité à long terme et de leur processus de fabrication complexe, ils ne pouvaient pas être exploités de manière fiable lors de l'utilisation d'hydrocarbures directement comme carburant, " dit le professeur Kim, auteur correspondant de l'article. "Le nouveau matériau d'anode réduit le processus de fabrication et maintient une bonne stabilité, ce qui devrait accélérer la commercialisation de la SOFC."

Selon l'équipe de recherche, leurs résultats fournissent une clé pour comprendre les tendances d'exsolution dans les métaux de transition (Mn, Co, Ni et Fe) contenant des pérovskites et concevoir des oxydes de pérovskite hautement catalytiques pour le reformage du combustible et l'électro-oxydation.