La recherche de technologies de conversion d’énergie propres et efficaces a conduit à des progrès significatifs dans la recherche sur les piles à combustible. Une étude menée à l’Université de Fuzhou et publié dans Frontières de l’énergieprésente une nouvelle approche pour améliorer les performances des piles à combustible en céramique protonique à ammoniac direct (DA-PCFC).
En introduisant une couche de catalyseur Ni et Ru supportée par CeO2, l’équipe de recherche a réussi à améliorer les performances électrochimiques de ces cellules, offrant ainsi une étape prometteuse vers des solutions énergétiques plus durables.
L’ammoniac apparaît comme un combustible exceptionnel pour les piles à combustible à oxyde solide (SOFC) en raison de sa teneur élevée en hydrogène et de sa neutralité carbone. Cependant, le défi d’obtenir des performances satisfaisantes à des températures intermédiaires (500-600°C) a entravé son application généralisée.
Le développement de catalyseurs efficaces pour faciliter la décomposition de l’ammoniac et améliorer les réactions électrochimiques est crucial pour le progrès des DA-PCFC.
Dirigée par Yu Luo et Yunyun Huang, l’équipe de l’Université de Fuzhou, de l’Institut de technologie de Pékin et du Laboratoire d’innovation de Qingyuan s’est concentrée sur le développement d’une couche de catalyseur supportée par CeO2 pour reconstruire la surface anodique des DA-PCFC.
L’étude impliquait la fabrication d’un PCFC supporté par un électrolyte utilisant BaZr0.1Ce0.7Y0.2O3–δ (BZCY) comme électrolyte et Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3–δ (BSCF) comme cathode.
Les chercheurs ont étudié les performances du PCFC utilisant le NH3 comme carburant dans une plage de températures de fonctionnement de 500 à 700 °C et les ont comparées à celles du carburant hydrogène traditionnel.
L’introduction de la couche de catalyseur M(Ni,Ru)/CeO2 a entraîné une amélioration significative des performances électrochimiques du DA-PCFC. Comparé au H2 utilisé comme carburant, le taux de dégradation des densités de puissance maximales (PPD) des PCFC chargés en Ni/CeO2 et alimentés en NH3 a diminué entre 700 et 500 °C, avec une diminution à 13,3 % à 700 °C et à 30,7 % à 500 °C. C.
Les résultats indiquent que les catalyseurs à base de Ru sont plus prometteurs pour les SOFC à ammoniac direct (DA-SOFC) à des températures de fonctionnement inférieures à 600°C. Cependant, l’effet d’amélioration devient moins significatif au-dessus de 600°C par rapport aux catalyseurs à base de Ni.
Cette étude apporte une contribution significative au domaine de la technologie des piles à combustible en démontrant le potentiel des catalyseurs supportés par CeO2 pour améliorer les performances des DA-PCFC. Les performances électrochimiques améliorées et les taux de dégradation réduits à différentes températures offrent une voie viable vers des systèmes de conversion d’énergie plus efficaces et durables.
La recherche aborde non seulement les défis techniques associés aux piles à combustible à l’ammoniac, mais ouvre également la voie au développement et à la commercialisation ultérieurs de ces technologies énergétiques respectueuses de l’environnement.
Plus d’informations :
Xiaoxiao Li et al, Piles à combustible en céramique protonique à ammoniac direct à performances améliorées utilisant une couche de catalyseur Ni et Ru supportée par CeO2, Frontières de l’énergie (2024). DOI : 10.1007/s11708-024-0959-z
Fourni par Frontiers Journals