Une nouvelle approche pour relever les défis environnementaux consiste à développer et à commercialiser des piles à flamable à hydrogène robustes. Ces cellules contiennent une membrane électrolytique polymère qui sert de barrière entre les électrodes (les conducteurs qui permettent la circulation de l#39électricité à travers une substance). Cette membrane conduit les protons mais inhibe le mouvement des électrons, des molécules d#39hydrogène et des molécules d#39oxygène.
Lorsqu#39un véhicule accélère ou ralentit, la pile à combustible fonctionne de manière incohérente, ce qui entraîne une generation d#39eau variable et une dilatation et une contraction de la membrane. La déformation répétitive au fil du temps entraîne la development de fissures, accélérant le transport indésirable de l#39hydrogène à travers la membrane et provoquant finalement un dysfonctionnement. Certaines méthodes utilisées pour traiter ces fissures incluent les piégeurs de radicaux et les membranes électrolytiques d#39hydrocarbures. Cependant, même si ces approches offrent une certaine defense, elles ne sont pas capables d’empêcher totalement la formation et la propagation de ces fissures.
Or, dans une étude récente publiée dans la revue Sophisticated Resources le 31 décembre 2023, dirigée par le professeur agrégé Sang Moon Kim de l#39Université nationale d#39Incheon et le professeur Zhigang Suo de l#39Université Harvard, une équipe de chercheurs a développé une membrane électrolytique polymère résistante aux tiredness. Selon le Dr Kim, « pour garantir le fonctionnement stable à extended terme des piles à flamable, il est essentiel de développer une membrane électrolytique présentant une résistance élevée aux défaillances répétitives par exhaustion qui reflète l#39environnement d#39exploitation réel et le processus de dégradation des piles à combustible. Dans notre étude, nous avons utilisé un réseau interpénétré pour répartir intentionnellement le tension répétitif.
Dans cette étude, les chercheurs ont créé une catégorie de membranes électrolytiques résistantes à la fatigue, constituées d#39un réseau interpénétré de Nafion et de perfluoropolyéther (PFPE). Le nafion est un électrolyte plastique couramment utilisé doté de propriétés conductrices de protons, tandis que le PFPE crée un réseau polymère caoutchouteux long lasting. L#39incorporation du caoutchouc diminue légèrement les performances électrochimiques mais améliore nettement le seuil de tiredness et la durée de vie.
Les membranes produites présentaient différents niveaux de PFPE, et parmi elles, celle avec une saturation de 50 % présentait des performances électrochimiques raisonnables. Par rapport au Nafion unique, cette membrane Nafion-PFPE élève le seuil de exhaustion de 175 % et prolonge la durée de vie de la pile à combustible de 1,7 fois. De plus, la membrane Nafion non modifiée présente une durée de vie de 242 heures, alors que la membrane composite a une durée de vie de 410 heures. Ces résultats suggèrent collectivement que l’incorporation du réseau caoutchouteux réduit légèrement les performances électrochimiques mais améliore considérablement la résistance à la fatigue et la durée de vie globale.
Cette étude revêt une worth considérable dans diverses purposes. L’introduction d’un système de pile à combustible offrant stabilité, durabilité et performances a le potentiel d’ouvrir la voie à des innovations dans diverses industries. Au-delà du domaine des véhicules à pile à combustible, cela peut avoir un effect sur le développement de systems avancées dans les domaines des drones, des véhicules aériens personnels, des sources d’alimentation de secours, des chariots élévateurs, des vélos, des scooters, etc.
« En outre, la stratégie visant à améliorer la résistance à la tiredness peut être étendue et appliquée aux filtres ioniques, aux séparateurs de batteries et aux systèmes d#39actionnement. Cela permet une big application dans les filtres de dessalement à haute durabilité et longue durée, les séparateurs de batteries à flux, les séparateurs de batteries au lithium métal, et des muscle tissue artificiels », visualize le Dr Kim.
