Avances matérielles :
- Matériaux des électrodes :Le développement de nouveaux matériaux d'électrode dotés d'une activité catalytique et d'une stabilité améliorées peut réduire la température de fonctionnement des piles à combustible. Des matériaux nanostructurés, des électrodes composites et des alliages sont étudiés pour améliorer les performances et réduire les exigences de température.
- Matériaux électrolytiques :De nouveaux électrolytes présentant une conductivité ionique élevée à des températures plus basses sont cruciaux. Les électrolytes polymères, les électrolytes céramiques et les électrolytes composites sont explorés pour réduire la dépendance à la température et permettre un fonctionnement plus froid.
Architecture et conception cellulaire :
- Conception de pile compacte :L'optimisation de la conception et de l'intégration des composants des piles peut conduire à des piles à combustible plus petites et plus compactes. Cela inclut la réduction du volume mort, l’amélioration du transfert de chaleur et la minimisation des pertes parasites.
- Champs de flux microfluidiques :Les conceptions microfluidiques pour la distribution des gaz réactifs peuvent améliorer le transport de masse, réduire la chute de pression et permettre un meilleur contrôle de la température au sein de la pile à combustible.
- Techniques de microfabrication :L'utilisation de technologies de microfabrication permet la construction précise de piles à combustible miniaturisées dotées de caractéristiques bien définies et de performances améliorées.
Traitement du carburant :
- Réforme du carburant à la demande :Le développement de systèmes efficaces de traitement du combustible à la demande, tels que les micro-réformeurs, peut réduire le besoin de reformeurs externes volumineux et permettre un fonctionnement autonome à des températures plus basses.
- Membranes sélectives :L'intégration de membranes sélectives pour la purification de l'hydrogène peut améliorer l'utilisation du carburant et réduire la température de fonctionnement en éliminant les impuretés du flux de carburant.
Gestion thermique :
- Échangeurs de chaleur :La mise en œuvre d'échangeurs de chaleur compacts et efficaces au sein du système de pile à combustible peut gérer efficacement la chaleur et maintenir les niveaux de température souhaités.
- Isolation thermique :L'optimisation des matériaux et des conceptions d'isolation thermique peut minimiser les pertes de chaleur et améliorer le contrôle de la température au sein de la pile à combustible.
Intégration du système :
- Optimisation de l'équilibre de l'usine (BOP) :L'intégration du système de pile à combustible avec des composants BOP optimisés, tels que des compresseurs, des pompes et des humidificateurs, peut contribuer à l'efficacité globale du système et réduire les exigences de température.
- Systèmes hybrides :La combinaison des piles à combustible avec d'autres sources d'énergie, telles que des batteries ou des cellules solaires, peut permettre un fonctionnement efficace et flexible à des températures plus basses.
En combinant ces stratégies et en tirant parti des progrès de la science des matériaux, de l’ingénierie et de la conception de systèmes, les chercheurs visent à développer des piles à combustible plus froides, plus petites et plus efficaces pour un large éventail d’applications, notamment la production d’énergie portable, automobile et stationnaire.
