Les piles à combustible sont prometteuses en tant que source d'énergie renouvelable. Mais les garder au sec a longtemps été un défi, car ils produisent de l'eau pendant le processus de conversion de l'hydrogène et de l'oxygène en électricité.

Aujourd'hui, des chercheurs de l'Université de la Colombie-Britannique disent qu'ils ont peut-être trouvé une solution :prétraiter l'électrode, un élément clé des piles à combustible, avec de l'oxygène gazeux ionisé, ou plasma.

"Les piles à combustible ont besoin d'une petite quantité d'humidité pour fonctionner, mais trop d'eau bloque le flux de gaz à travers la cellule, " a déclaré le premier auteur de l'étude Benjamin Zahiri, un scientifique des matériaux. "Le traitement au plasma modifie la surface de l'électrode afin que l'excès d'eau puisse s'enfoncer dans les couches inférieures et s'écouler, sans dessécher la cellule."

Les chercheurs ont exposé la surface d'une électrode de pile à combustible, qui contient des couches poreuses de carbone, à l'oxygène gazeux ionisé pendant une minute. Le traitement a déposé des quantités variables de molécules porteuses d'oxygène, qui attirent l'eau, à la surface.

"Les couches supérieures ont reçu le plus de molécules et les couches suivantes ont reçu progressivement moins de molécules, " a déclaré Zahiri. " En créant cette 'mouillabilité' progressivement décroissante, l'eau est aspirée des couches supérieures jusqu'aux couches inférieures, d'où il sort de la cellule.

"La structure de la couche de carbone elle-même reste inchangée."

L'étude a porté sur les piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEM), un type de piles à combustible couramment utilisées pour les voitures et les camions.

"Nos résultats montrent que le traitement plasma est efficace pour faciliter le transport de l'eau dans une pile à combustible PEM, " a déclaré Zahiri. " D'autres stratégies de transport de l'eau comme les revêtements hydrophobes ou hydrofuges sont trop coûteuses ou trop complexes pour être viables. "

Le traitement plasma peut également être facilement intégré dans la fabrication de composants de piles à combustible, selon les chercheurs.

"C'est rapide, à faible coût et déjà largement utilisé dans la fabrication, " a déclaré l'auteur principal de l'étude, Walter Mérida, professeur de génie mécanique qui dirige le Clean Energy Research Center de l'UBC. « Il ne génère aucun déchet chimique, donc c'est écologique."

L'équipe explore actuellement d'autres applications du traitement plasma. Selon Mérida, les traitements plasma peuvent fonctionner sur d'autres matériaux poreux utilisés dans le stockage d'énergie. Ils peuvent également être intégrés dans les industries à base de soude caustique, un marché évalué à 80 milliards de dollars.

La recherche a été décrite récemment dans Sciences appliquées des surfaces .