La nouvelle pile à combustible a assez de jus pour les drones et les sous-marins

La nouvelle pile à combustible a assez de jus pour les drones et les sous-marins

Selon une nouvelle étude, une nouvelle pile à combustible haute puissance fonctionne au double de la tension des piles à combustible commerciales actuelles.

L’industrie des transports est l’un des plus gros consommateurs d’énergie de l’économie américaine et il est de plus en plus nécessaire de la rendre plus propre et plus efficace. Alors que de plus en plus de personnes utilisent des voitures électriques, la conception d'avions, de navires et de sous-marins à propulsion électrique est beaucoup plus difficile en raison des besoins en énergie.

Les chercheurs ont mis au point une pile à combustible à base de borohydrure directe qui fait progresser la technologie dans ce domaine. Cette avancée utilisant une interface bipolaire microscopique (PMBI) unique à gradient de pH activé pourrait alimenter une variété de modes de transport, y compris des véhicules sous-marins non pilotés, des drones et, à terme, des avions électriques, à un coût considérablement inférieur.

«L'interface bipolaire microscopique activée par gradient de pH est au cœur de cette technologie», déclare Vijay Ramani, professeur de génie énergétique, environnemental et chimique à l'Université Washington de Saint-Louis. «Cela nous permet de faire fonctionner cette pile à combustible avec des réactifs liquides et des produits dans des sous-marins, dans lesquels la flottabilité neutre est essentielle, tout en nous permettant également de l'appliquer à des applications plus puissantes telles que le vol de drones.»

La pile à combustible utilise un électrolyte acide sur une électrode et un électrolyte alcalin sur l'autre électrode. En règle générale, l’acide et l’alcali réagissent rapidement lorsqu’ils sont mis en contact. Ramani dit que la principale avancée est le PMBI, qui est plus mince qu'un cheveu humain. En utilisant la technologie membranaire, le PMBI peut empêcher l’acide et l’alcali de se mélanger, formant ainsi un gradient de pH net et permettant le bon fonctionnement de ce système.

«Les tentatives précédentes visant à obtenir ce type de séparation acide-alcalin n’ont pas permis de synthétiser et de caractériser complètement le gradient de pH à travers le PMBI», explique Shrihari Sankarasubramanian, chercheur scientifique de l’équipe de Ramani. "En utilisant une nouvelle conception d'électrodes associée à des techniques électroanalytiques, nous avons pu montrer sans équivoque que l'acide et l'alcali restent séparés."

«Une fois que le PBMI synthétisé à l'aide de nos nouvelles membranes s'est avéré efficace, nous avons optimisé le dispositif à pile à combustible et identifié les meilleures conditions de fonctionnement pour obtenir une pile à combustible haute performance», ajoute l'auteur principal Zhongyang Wang, doctorant au laboratoire de Ramani.

"Le développement de nouvelles membranes échangeuses d'ions qui a permis au PMBI a été une voie extrêmement difficile et enrichissante."

«Il s’agit d’une technologie très prometteuse et nous sommes maintenant prêts à passer à l’extension pour l’application à la fois aux applications submersibles et aux drones», a déclaré Ramani.

La recherche apparaît dans Nature Energy. Le Bureau de la recherche navale de l'Université de Washington à Saint-Louis et l'Institut des sciences et de l'ingénierie des matériaux de l'Université de Washington à Saint-Louis ont soutenu l'étude. L'équipe travaille avec le Bureau de la gestion de la technologie de l'université pour explorer les possibilités de commercialisation.

La source: Université de Washington à St. Louis

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