Anode Structurée pour le Reformage interne du méthane par Impression Jet d'Encre – ASTRIJE

Les piles à combustible SOFC, de part leur température de fonctionnement élevée (de l’ordre de 900°C), peuvent fonctionner sous un gaz riche en méthane (gaz naturel, biogaz). Cependant, pour éviter l’emploi soit d’un reformage externe partiel ou complet, soit de forte quantité de vapeur d’eau, il est nécessaire de développer un nouveau matériau d’anode. Le projet proposé ici s’inscrit dans cet axe de recherche et consiste à développer une cellule SOFC fonctionnant à 700-750°C directement sous un gaz riche en méthane sans ajout de vapeur d’eau et en présence de produits soufrés. Des études précédentes ont démontré la capacité du matériau oxyde de cérium dopé à l’oxyde de gadolinium (CGO) / Iridium (Ir) à assurer la fonction catalytique. Il en est de même pour le matériau CGO / cuivre (Cu) pour la partie électrochimique. Par contre, une réactivité entre les deux métaux utilisés (Ir et Cu) se produit, formant un alliage et détériorant les propriétés catalytiques du système CGO/Cu/Ir. L’originalité de la cellule qui sera développée, réside dans la mise en forme d’une anode contenant une structuration locale (structuration = fabrication d’un motif répétitif de composition définie) de manière à obtenir un maximum de rendement des deux fonctions catalytique et électrochimique. La technique d’impression jet d’encre, particulièrement bien adaptée à l’arrangement recherché, sera utilisée. Les matériaux d’électrolyte et de cathode seront des matériaux plus classiques : l’électrolyte sera une zircone dopée à l’oxyde de scandium (ScSZ) et la cathode une cobaltite de lanthane dopée au strontium et au fer (LSCF). Les principales actions à mener dans le cadre de ce projet seront : - la mise au point des encres pour la fabrication de l’anode structurée, - le développement d’une structuration adaptée aux propriétés visées (vaporeformage du méthane, tolérante à la présence de quelques ppm de produits soufrés), - la réalisation d’une cellule complète possédant des performances électrochimiques et catalytiques satisfaisantes, stables dans le temps A l’issue de ce projet, nous aurons ainsi évalué la possibilité de réaliser une électrode possédant des propriétés électrocatalytiques en répartissant à l’échelle microscopique les éléments assurant les différentes fonctions. Ce travail permettra également de proposer de nouveaux champs d’investigation et de développement de nouveaux matériaux à microstructure contrôlée