1. Électrodes :
* Anode : Où le carburant (par exemple, l’hydrogène) est oxydé.
* Cathode : Où l'oxydant (par exemple, l'oxygène) est réduit.
* Matériaux :
* Métaux : Le platine (Pt), le palladium (Pd), le nickel (Ni), l'or (Au) et les alliages sont couramment utilisés comme catalyseurs en raison de leur activité et de leur conductivité élevées.
* Carbone : Le noir de carbone, les nanotubes de carbone et le graphène offrent une surface et une conductivité élevées.
* Oxydes métalliques : Les oxydes de métaux de transition comme le cobalt, le nickel, le manganèse peuvent être utilisés comme catalyseurs ou supports.
* Céramique : Certaines céramiques comme les cermets (composites métal-céramique) offrent une stabilité et une conductivité élevée à des températures élevées.
2. Électrolyte :
* Fonction : Conduit les ions entre l’anode et la cathode.
* Types :
* Membrane échangeuse de protons (PEM) : De fines membranes polymères (souvent du Nafion) qui conduisent les protons. Utilisé dans les piles à combustible à basse température.
* Alcalin : Les solutions d'hydroxyde de potassium (KOH) ou d'autres hydroxydes alcalins conduisent les ions hydroxyde. Utilisé dans les piles à combustible alcalines.
* Oxyde solide : Les matériaux céramiques comme la zircone stabilisée à l'yttrium (YSZ) conduisent les ions oxygène. Utilisé dans les piles à combustible à haute température.
* Carbonate fondu : Le mélange de carbonates de métaux alcalins fondus conduit les ions carbonate. Utilisé dans les piles à combustible à haute température.
* Acide phosphorique : L'acide phosphorique concentré conduit les protons. Utilisé dans les piles à combustible à acide phosphorique.
3. Séparateur :
* Fonction : Sépare physiquement l'anode et la cathode tout en permettant le transport des ions.
* Matériaux :
* Polymères : Souvent utilisé dans les piles à combustible PEM.
* Céramique : Utilisé dans les piles à combustible à oxyde solide.
4. Plaque bipolaire :
* Fonction : Conduit les électrons entre les cellules d’une pile à combustible et distribue les réactifs.
* Matériaux :
* Métaux : Acier inoxydable, titane, graphite et composites.
* Graphite : Souvent utilisé pour sa bonne conductivité électrique et sa résistance à la corrosion.
* Composites : Les composites métal-polymère offrent des options légères.
5. Joints et joints :
* Fonction : Prévenez les fuites et assurez une bonne étanchéité de la pile à combustible.
* Matériaux :
* Élastomères : Silicone, Viton et autres polymères résistants aux hautes températures.
* Métaux : Souvent utilisé dans les piles à combustible à haute température.
Le choix des bons matériaux pour une pile à combustible dépend :
* Température de fonctionnement : Différents matériaux ont une stabilité thermique différente.
* Carburant et comburant : La compatibilité chimique des matériaux avec les réactifs est essentielle.
* Exigences de performances : La conductivité, la surface et la durabilité sont des facteurs importants.
* Coût : La rentabilité joue un rôle important dans la viabilité commerciale des piles à combustible.
Le développement de nouveaux matériaux et de conceptions innovantes continue d'améliorer les performances des piles à combustible et de réduire les coûts.
