02/10/2014 - Amélioration de la conception des piles à combustible pour les appareils mobiles

Menéame

Enquêteurs Département de chimie appliquée de la UPV/EHU Ils étudient les solutions possibles pour améliorer l’efficacité des appareils mobiles, en concevant de nouvelles façons d’obtenir de l’énergie d’une manière propre, sûre et moins coûteuse.

Las piles à combustible sont des systèmes tout à fait appropriés pour remplacer les batteries de téléphones mobiles, les ordinateurs portables et les véhicules. Ils transforment en électricité l’énergie qui provient de la combinaison hydrogène et oxygène, avec la vapeur d’eau comme seul résidu. Autrement dit, ils produisent de l’énergie de la même manière que les batteries, mais sans contaminer.

Cependant, pour que ces piles à combustible produisent de l’énergie, elles doivent être fonctionnant à l’hydrogène De l’extérieur, et aujourd'hui, il est difficile de stocker l’hydrogène en toute sécurité. C’est pourquoi il peut être bon d’utiliser une infrastructure produisant de l’hydrogène gazeux dans la même pile. Dans ce cas, le méthanol est généralement utilisé comme matière première. Et c’est que le méthanol est l’un des combustibles les plus importants utilisés pour produire de l’hydrogène. Par exemple, au lieu de nourrir les téléphones mobiles, les ordinateurs portables et les véhicules à hydrogène, on peut ajouter du méthanol pour que ce méthanol devienne hydrogène en fonction des besoins de l’appareil. Après tout, le processus est le même, même s’il se déroule en deux phases.

Un microfréquence cent fois plus petit qu’un réacteur conventionnel

Dans ce travail de recherche, ils ont conçu une infrastructure spéciale: un réacteur composé de microcanaux. Et ils ont mis au point un microfréquence cent fois plus petit qu’un réacteur conventionnel. La taille du réacteur est très importante pour tous ces appareils mobiles. "Il n’est pas facile de développer un réacteur composé de microcanaux," a expliqué Oihane Sanz, chercheur au Département de chimie appliquée de l’UPV/EHU. "Le choix des matériaux, la mécanisation des microcanaux, le montage du système et le revêtement catalytique, entre autres, sont indispensables."

Comme ils l’ont noté, ces réacteurs à microcanaux contribuent à améliorer le transfert de chaleur pour convertir le méthanol en hydrogène. La température de réaction est ainsi contrôlée de manière adéquate, ce qui permet de réduire au minimum les points chauds dans lesquels le monoxyde de carbone (CO) apparaît. Et c’est que si l’hydrogène produit du CO, il peut contaminer la pile de carburant. En raison de cette contamination, la pile ne fonctionne pas correctement, et la production d’énergie est donc arrêtée.

Le micro-rétrovirol a été conçu au Département de chimie appliquée de la Faculté des sciences chimiques de l’UPV/EHU (Saint-Sébastien).

Un catalyseur stable

De même, le choix d’un catalyseur et l’utilisation d’une méthode de placement appropriée sont des conditions indispensables pour que la réaction se déroule de la manière la plus efficace possible. "L’une des plus grandes difficultés de ces réacteurs à microcanaux est d’introduire le catalyseur dans ces si petites chaînes. C’est pourquoi l’objectif de ce travail de recherche a été de concevoir un catalyseur stable, et de l’installer dans le système de la meilleure manière possible," explique Sanz. Dans les processus de réalisation de l’hydrogène à partir du méthanol, on utilise des catalyseurs de palladium (Pd), et c’est ce que les chercheurs ont fait dans ce cas-ci. En particulier, ils ont utilisé le PdZno. Souvent, "en intégrant les catalyseurs dans des réacteurs à microcanaux, on perd les caractéristiques des catalyseurs. Cependant, avec les catalyseurs employés dans cette étude, en plus de maintenir ses caractéristiques, nous avons réussi à mener à bien le processus facilement," ajoute-t-il.

Avec une infrastructure et un catalyseur appropriés, le micro---rétro-conducteurs conçu par les chercheurs de l’UPV/EHU produit 30 lH2/h.g; la conversion du méthanol est de 95%, et celle du monoxyde de carbone (CO) de moins de 1%. "Et c’est qu’il est très important de contrôler la production de carbone monoxyde, car il peut contaminer la pile de combustible" souligne Sanz. "Les systèmes qui produisent une plus grande quantité d’hydrogène (12-50 lH2/h.g) ont été documentés, mais la conversion du méthanol est plus faible (à 80% et, dans certains cas, à 4%) et, en outre, les produits marginaux sont générés" ajoute Sanz. En fin de compte, cette conception " nous permet de développer un processus plus propre, plus sûr et moins coûteux ," conclut Sanz.

Références

F.J. Echave, O. Sanz, M. Montes. “Washcoating of micro-channel reactors with PdZnO catalyst for methanol steam reforming” Applied Catalysis A: General: 159-167 (2014).

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UPV/EHU

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