Les piles à combustible sont des sources d'énergie non polluantes qui convertissent l'énergie chimique en électricité avec un rendement élevé et zéro émission. Voitures à pile à combustible, camions, et les bus permettraient aux gens de parcourir de longues distances avec un ravitaillement pratique et une empreinte carbone moindre.

Des chercheurs de l'Université du Delaware travaillent sur une technologie pour rendre les piles à combustible moins chères et plus puissantes afin que les véhicules à pile à combustible puissent être une option viable pour tous un jour. La recherche traditionnelle sur les piles à combustible implique des piles à combustible à hydrogène, mais les chercheurs de l'UD conçoivent des piles à combustible qui utilisent plutôt l'ammoniac.

Dans une nouvelle analyse publiée dans la revue Joule , une équipe d'ingénieurs du Center for Catalytic Science and Technology a découvert que parmi les carburants produits à partir d'énergies renouvelables, l'ammoniac a le coût le plus bas par gallon équivalent d'essence.

"En tant que carburant liquide à base d'azote, l'ammoniac est moins cher à stocker et à distribuer que l'hydrogène et évite les émissions de dioxyde de carbone d'autres combustibles liquides, qui coûtent cher à capturer », a déclaré Brian Setzler, l'un des auteurs principaux et un associé postdoctoral à l'UD.

Les défis, cependant, sont que l'ammoniac ne fonctionne pas dans une pile à combustible à membrane échangeuse de protons ; et que l'ammoniac est plus difficile à oxyder que l'hydrogène, ce qui fait que les piles à combustible à l'ammoniac produisent moins d'énergie que les piles à combustible à hydrogène. L'équipe a résolu le premier problème en utilisant des piles à combustible à membrane échangeuse d'hydroxyde qui ont été étudiées pendant plus d'une décennie dans le laboratoire de Yushan Yan, un professeur d'ingénierie distingué à l'UD. Aidé par une subvention de 2,5 millions de dollars du programme REFUEL de l'Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E) du département américain de l'Énergie, l'équipe UD a conçu une membrane de pile à combustible qui peut fonctionner à des températures plus élevées pour accélérer l'oxydation de l'ammoniac. Ils ont également identifié des catalyseurs qui n'étaient pas empoisonnés par l'ammoniac.

"Avec ces améliorations, nous avons démontré un nouveau prototype de pile à combustible à ammoniac direct avec une densité de puissance maximale de 135 milliwatts par centimètre carré, qui comble une grande partie de l'écart de performance par rapport à l'hydrogène, " a déclaré l'associé de recherche Yun Zhao, l'auteur principal de l'article qui travaille sur les piles à combustible directes à l'ammoniac depuis 2016.