211service.com
Piles à combustible diesel bon marché
Une entreprise norvégienne développe des générateurs diesel silencieux basés sur un nouveau type de pile à combustible. Systèmes d'alimentation nordiques , qui fabrique les générateurs pour l'armée de ce pays, a testé avec succès une pile à combustible à acide solide de 250 watts développée par SAFCell , un spin-off de Caltech. Les entreprises travaillent maintenant sur un système de 1,2 kilowatt.
Centrales électriques : Ces deux prototypes de piles à combustible de SAFCell produisent de l'électricité à partir d'hydrogène, même s'il est dérivé du carburant diesel et contaminé par jusqu'à 20 % de monoxyde de carbone. Tous deux sont constitués de 10 piles à combustible connectées. Le petit – mesurant trois pouces de diamètre – génère 30 watts et le plus grand 200 watts.
Les piles à combustible à acide solide sont encore à un stade précoce de développement. Mais SAFCell dit qu'elles sont plus simples que les piles à combustible conventionnelles et que les composants clés (tels que l'électrolyte) peuvent être fabriqués à partir de matériaux relativement bon marché. Les chercheurs qui développent la technologie pensent qu'elle pourrait être suffisamment bon marché pour remplacer les turbines utilisées dans les centrales électriques à haut rendement. (Le coût élevé des piles à combustible existantes les limite à des applications de niche, telles que l'alimentation de secours.)
Les nouveaux générateurs fonctionnent en produisant de l'hydrogène gazeux à partir de diesel dans un processus appelé reformage (le carburant est chauffé, mais pas brûlé, et mélangé avec de l'air et de la vapeur). L'hydrogène est ensuite introduit dans la pile à combustible pour produire de l'électricité. Contrairement aux piles à combustible qui ont été testées dans les voitures, les nouvelles peuvent tolérer les impuretés, telles que le monoxyde de carbone, présentes dans l'hydrogène fabriqué à partir de diesel. Dans la production à grande échelle, les nouvelles piles à combustible pourraient également être nettement moins chères que les piles à combustible à oxyde solide à haute température, telles que celles vendues par Énergie de floraison , car ils fonctionnent à des températures plus basses et ne nécessitent donc pas de matériaux coûteux et résistants à la chaleur, explique Calum Chisolm, PDG de SAFCell.
Les piles à combustible à acide solide ont été démontrées pour la première fois en laboratoire il y a 10 ans. Ils sont basés sur des acides solides qui sont bons pour conduire les ions hydrogène, ou protons, une classe de produits chimiques qui ont été découverts dans les années 1980, mais qui étaient considérés comme peu pratiques pour les piles à combustible car ils se dissolvent dans l'eau, qui est produite lorsque les piles à combustible combiner l'hydrogène et l'oxygène. Sossina Haile, professeur de science des matériaux et de génie chimique à Caltech, et ses collègues ont trouvé un moyen simple de contourner ce problème : faire fonctionner les piles à combustible à des températures suffisamment élevées pour transformer l'eau en vapeur, qui ne dissout pas les acides solides.
Les piles à combustible résultantes combinaient les avantages de deux types principaux de piles à combustible : les piles à combustible polymère-électrolyte-membrane et les piles à oxyde solide. Les piles à combustible polymère-électrolyte-membrane, du type que GM et d'autres constructeurs automobiles utilisent dans leurs prototypes de véhicules à pile à combustible, sont pratiques car elles fonctionnent à basse température. Mais à ces basses températures, le monoxyde de carbone peut s'accumuler sur les catalyseurs et les empêcher de faire leur travail. Cela les oblige à utiliser du carburant à hydrogène purifié, qui n'est pas largement disponible. Les nouvelles piles à combustible à acide solide peuvent fonctionner à des températures plus élevées (250 °C au lieu de 90 °C) auxquelles le monoxyde de carbone n'est pas un problème, elles peuvent donc fonctionner à l'hydrogène fabriqué sur place à partir de gaz naturel et même de carburants relativement sales. comme le diesel, qui est beaucoup plus facilement disponible que l'hydrogène.
Dans leur capacité à utiliser une gamme de combustibles, les nouvelles piles à combustible sont comme celles à oxyde solide. Mais ces derniers fonctionnent généralement à des températures élevées – 800 °C à 1 000 °C – et nécessitent des matériaux coûteux. Les nouvelles piles à combustible, une fois en production commerciale, devraient coûter à peu près autant que les piles à combustible à oxyde solide vendues par Bloom Energy, dit Chisolm, mais les coûts pourraient descendre rapidement à environ un dixième du coût de la technologie Bloom comme l'entreprise développe et met en œuvre une série de mesures de réduction des coûts. À ce stade, les piles à combustible seraient suffisamment bon marché pour être compétitives avec les turbines à haut rendement utilisées dans les centrales électriques.
L'un des principaux défis consiste à réduire la quantité de catalyseur au platine utilisé, selon Robert Savinell , professeur de génie chimique à la Case Western Reserve University. Haile et les chercheurs de SAFCell ont déjà identifié un catalyseur au platine-palladium et des méthodes de dépôt de catalyseur qui réduisent à la fois la quantité de platine requise et augmentent la puissance de sortie, mais la quantité de platine doit être réduite davantage. Ils développent de nouveaux catalyseurs qui tirent parti du fait que le système fonctionne à des températures relativement basses.
Une autre option consiste à recycler le platine, un processus relativement simple en raison de la composition chimique des piles à combustible, explique Chisolm. Cela, combiné à un bon plan de financement, pourrait permettre aux piles à combustible d'atteindre le cap des 1 000 dollars par kilowatt largement considéré comme le point auquel les piles à combustible seront adoptées en masse, dit-il.