Piles à hydrogène : ces chercheurs ont inventé une électrode rainurée révolutionnaire

Des chercheurs du Los Alamos National Laboratory (LANL) ont mis au point une structure d'électrode alternative - une électrode rainurée - qui améliore l’efficacité et la durabilité des piles à combustible à membrane d'échange de protons (PEMFC).  Le gain en performance se situerait autour de 50 % par rapport à des électrodes conventionnelles.
 
« L'assemblage original de la membrane-électrode de la pile à combustible a été inventé à Los Alamos il y a plus de 30 ans, mais la conception de la pile à combustible utilisée aujourd'hui n'a pratiquement pas changée. Nous pensions qu'en repensant la conception des électrodes, nous pourrions améliorer les performances. L'une de nos principales conclusions est que les nouveaux matériaux ne sont pas le seul moyen d'améliorer d’y parvenir, la façon dont les matériaux sont assemblés est tout aussi importante ». Jacob Spendelow, qui relate les travaux de recherche du LANL dans Nature Energy, confirme  que les travaux d’amélioration des piles à combustibles se concentrent massivement sur le point névralgique que représente l’électrode. Que ce soit en Chine , au Canada, mais aussi dans de nombreux autres pays , les études se multiplient pour en accroître l’efficacité.

Une structure rainurée inédite

L’originalité de l’approche du LALN (qui a aussi ouvert d’autres chantiers autour des piles à combustible) réside non seulement dans l’application d’un revêtement particulier sur l’électrode (en l’occurrence, en associant une teneur élevée en ionomères pour un meilleur transport de l’hydrogène), mais surtout dans la création de rainures pour un transport rapide de l’oxygène.
 
Fabriquée au Centre des nanotechnologies intégrées du laboratoire, en utilisant la photolithographie et la gravure ionique réactive profonde à l'échelle du micromètre (un millième de millimètre), l'électrode est constituée de crêtes catalytiques à haute teneur en ionomères séparées par des rainures vides, que les protons et l'oxygène utilisent comme voies de passage pour se déplacer plus efficacement dans le système. L’efficacité, lors des premières expériences, permet d’espérer un gain de performances de près de 50 % par rapport à une électrode conventionnelle.
 
Cette nouvelle avancée, dans la conception des électrodes, pourrait contribuer à optimiser de manière très importante la technologie des piles à combustible de la prochaine génération.