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​Micro pile à combustible : une solution innovante pour les appareils nomades

Micro pile à combustible

Publié le 25 octobre 2016

Depuis le début des années 2000, le  Liten travaille  à la mise au point d’une micro pile à combustible (ou μ-PAC) de technologie basse température PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) et au stockage de l’hydrogène. L’objectif est de créer un système d’énergie portable performant et à bas coût alternatif à la batterie lithium-ion.  Cette solution a vocation à répondre aux besoins croissants des marchés du numérique et des équipements nomades.

Dans une première phase le  Liten a développé des μ-PAC  avec  STMicroelectronics sur des plaques silicium. Le procédé s’étant révélé trop onéreux, le Liten s’est ensuite tourné vers un matériau alternatif bas coût qui a permis d’aboutir à une collaboration étroite avec BIC et Angstrom Power à la fois sur le cœur de pile et la cartouche d’hydrogène. Ce cœur de pile présente la particularité et l’originalité de juxtaposer les différentes cellules dans un plan. L’avantage d’une surface plane, ou courbe comme dans le cas d’une coque de téléphone, est d’être facilement intégrable à l’objet final. Parallèlement aux développements de la µPAC, le  Liten a apporté son savoir-faire en matière de chimie de la production de l’hydrogène et de son stockage, BIC ses compétences de la filière briquet (plastique, gaz ou liquide sous pression, mécanique) pour mettre au point une cartouche de distribution d’hydrogène très novatrice : elle permet de réguler la production d’hydrogène en fonction de la demande en toute sécurité car le système fonctionne à basse pression. En 2014, un démonstrateur pile + cartouche a été réalisé avec BIC. Le cœur de pile  a été réalisé grâce aux technologies d’impression à bas coût de la plateforme PICTIC .


L’association de la pile à combustible et d’une cartouche d’hydrogène, qui génère l’hydrogène à la demande, forme une source d’énergie d’une puissance de 5 W destinée à recharger les téléphones portables et les iPad. De plus, les cartouches sont jetables ; le recyclage, voire la réutilisation des borates produits est donc envisageable.

Le Liten a reçu en 2012 le 39e prix de l’IGA Chanson aux côtés de Sagem et BIC dans le cadre de leurs travaux conduits pour le programme FELIN du fantassin du futur. Il concernait la réalisation d’une pile à combustible alimentée par une cartouche d’hydrogène. Cette technologie fournit une énergie spécifique massique de l’ordre de 300 Wh/kg, soit une amélioration d’un facteur 3 par rapport aux batteries concurrentes.


Aujourd’hui, le Liten est associé à la société Intelligent Energy (qui a racheté les actifs de la société BIC dans le domaine des µPAC). Ils développent ensemble d’une part des cœurs de piles planaires de 1 à 100 W et d’autre part des cartouches d’hydrogène susceptibles de délivrer entre 20 et 500 litres d’hydrogène.

AVANTAGES

Une technologie performante et autonome

  • L’association pile + cartouche permet de disposer d’un chargeur autonome, indépendant du réseau électrique, portable et sécuritaire.
  • Le système est mature, performant et industrialisable à bas coût.
  • Il est respectueux de l’environnement car l’hydrogène est produit à la demande et les cartouches sont conçues pour être recyclées.
PROJETS
  • Le  Liten a transféré la partie catalyseurs à BIC, mais demeure le référent en matière de chimie, étude des matériaux et caractérisations associées.
  • Le  Liten étudie de nouveaux combustibles plus performants en densité énergétique.
  • Il cherche aussi à extrapoler cette technologie de cœur de pile planaire et de cartouche d’hydrogène dans d’autres formats pour viser de nouvelles applications plus énergivores. Dans le cadre d’un projet financé par la DGA, un développement a ainsi abouti à l’élaboration d’une cartouche de 120 Wh et un système pile de 10 W. D’autres applications entre 10 et 100 W sont en cours de développement.
REPERES
  • 15 chercheurs
  • 50 brevets

Publications


Bois, C., Dumont, P.J.J., Blayo, A., Vincent, R., Nayoze, C., Chaussy, D. « Evaluating the Effectiveness of Using Flexography Printing for Manufacturing Catalyst-Coated Membranes for Fuel Cells » (2014) FUEL CELLS Volume: 14   Issue: 4   Pages: 614-625

T. Vilarinho-Franco, A. Teyssier, R. Tenu, J. Pécaut, J. Delmas, M. Heitzmann, P. Capron, J.J. Counioux, C. Goutaudier « Solid-liquid equilibria in the ternary system NaBO2-NaOH-H2O thermal behavior of double salts » (2013) FLUID PHASE EQUILIBRIA Volume 360, 25 December 2013, Pages 212-221


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