Pile à Céramique cONDdiuctrice protonique: Développement, Optimisation et Réalisation d'un stack PCFC fonctionnant aux températures intermédiaires (400-600°C) – CONDOR

Ce projet s'inscrit dans le cadre d'un développement à l'échelle semi pilote de matériaux céramiques et d'une cellule pour cœur de pile à combustible PCFC (Proton Ceramic Fuel Cell) fonctionnant dans la gamme de température 400-600°C. L'enjeu est de s'affranchir à la fois des inconvénients de la filière basse température PEMFC et haute température SOFC :
- Une température de fonctionnement inférieure à celle des SOFC permettra l'emploi de matériaux moins coûteux (interconnecteurs commerciaux, joints d'étanchéité) et une meilleure résistance au cyclage thermique.
- Une température de fonctionnement supérieure à celle des PEMFC permettra de s'affranchir des problèmes de gestion de l'eau et de tolérance des électrodes au monoxyde de carbone, d'atteindre des cinétiques de réaction plus élevées et d'accéder à une meilleure utilisation de chaleur dégagée. En alliant les avantages des deux technologies SOFC et PEMFC, la technologie PCFC apporterait des solutions en accord avec le cahier des charges industriel. Une première phase de recherche dans le cadre du projet ANR2005 TECTONIC (coordination: EDF) a permis de révéler d'une part la faisabilité de la technologie et, d'autre part, l'intérêt scientifique dans l'emploi de tels matériaux en cellule complète PCFC opérant dans une gamme de température encore peu visitée (400-600°C). En effet, les travaux ont permis d'élaborer et de tester sur une longue durée une cellule complète PCFC de surface 5 cm² comportant des matériaux perovskites avancés aux performances électriques prometteuses (conductivité >10 mS à 500°C).
Désormais, cette deuxième phase a pour objectif majeur la réalisation d'un stack PCFC de puissance électrique de l'ordre de 20W et sa validation sous des conditions opératoires applicables en microcogénération. Pour cela, l'accent sera mis sur l'optimisation des propriétés électriques et physico-chimiques des matériaux oxydes utilisés et des interfaces. Une étude approfondie des cellules de base puis des cellules plus avancées sera réalisée sous modes dynamique et stationnaire L'objectif étant d'atteindre des performances comparables à celles obtenues à la fois dans les technologies PEMFC et SOFC (0,6 V @1A/cm²). L'enjeu de ce projet sera de promouvoir cette technologie comme un système alternatif aux technologies conventionnelles que sont les piles à oxyde solide et les piles à membrane. Pour ce faire, une étude technico-économique et une analyse de cycle de vie permettra d'évaluer cette technologie en terme de coûts et d'impacts sur l'environnement.