Définition des propriétés mécaniques optimales des interfaces des cœurs de pile pour la durabilité des piles à combustible de type PEM – DURACELL

Le défi du projet DURACELL consiste à améliorer la durabilité des piles à combustibles de type PEM en optimisant les propriétés mécaniques des interfaces des cœurs de pile ou AME, lieux des réactions électrochimiques. Ces derniers sont en effet sujets à des sollicitations mécaniques complexes et variables selon les conditions hygrothermiques liées au fonctionnement de la pile, pouvant entrainer l’endommagement de ses composants et l’arrêt du système.

L’objectif initial du projet sera de mesurer, d’identifier et de contrôler les paramètres de fabrication d’AME impactant l’adhésion entre ses couches. Des caractérisations mécaniques spécifiques seront mises en œuvre à cet effet afin de quantifier le niveau d’adhésion aux interfaces d’AME fabriqués au sein du consortium du projet DURACELL. Les propriétés mesurées seront ensuite implémentées dans un modèle numérique afin de contribuer à la prédiction des propriétés physiques optimales des AME et de ses conditions d'assemblage pour limiter l’endommagement mécanique de ses composants. Ces résultats seront vérifiés en comparant la durée de vie d’AME assemblés dans ces différentes conditions d’adhésion, via des tests de vieillissement accélérés in situ et ex situ (cyclage hygrothermique et dégradation couplée mécanique/chimique). Ces différents tests apporteront une meilleure compréhension des synergies de dégradation mécanique/chimique qui se produisent dans la membrane et aux interfaces membrane|électrodes|couches de diffusion des gaz. Ils permettront en outre de découpler les différents mécanismes responsables de la dégradation du MEA dans un environnement système.

L'analyse des résultats du projet DURACELL aboutira à des recommandations à partager avec la communauté scientifique et industrielle pour limiter le niveau de contraintes mécaniques subies par les différents composants d’une PEMFC, contribuant ainsi à l'augmentation de sa durée de vie de fonctionnement.