Contrôle de l'OXYdation des anodes d'une pile SOFC au sein d'une chaudière électroGENE – OXYGENE

Un des verrous forts de la technologie SOFC est celui lié à l'endommagement des cellules associé à la ré-oxydation des anodes en cermet Ni/YSZ. En effet, la forte sensibilité à la ré-oxydation de ce matériau entraîne la dégradation des cellules au cours des cycles de marche/arrêt du système, mais également en fonctionnement avec des taux d'utilisation élevés du combustible. Il a été démontré dans le cadre du projet CIEL (ANR PAN'H 2005) que de tels taux sont cependant indispensables pour atteindre un rendement électrique élevé. Ce verrou est particulièrement problématique dans le cas d'une application en chaudière électrogène (micro-cogénération). Ce type d'application requiert en effet un rendement électrique élevé, un taux de dégradation faible et une tenue importante aux cycles de marche/arrêt du système.
Le projet proposé ici ne se situe pas sur le développement d'un nouveau matériau d'anode hypothétique, qui soit à la fois insensible à une atmosphère oxydante tout en présentant de très bonnes propriétés d'électrocatalyse de l'hydrogène. Ce projet cherche avant tout à identifier les conditions de fonctionnement et de marche/arrêt d'une pile SOFC permettant de prévenir la dégradation liée à la ré-oxydation du cermet anodique Ni-YSZ classique.
Ce résultat ne pourra être établi que par une étape préalable de compréhension poussée des phénomènes de dégradation liés à l'oxydation du cermet. Des préconisations pourront alors être faites sur la gamme de fonctionnement acceptable pour un cermet (taux d'utilisation du combustible notamment) et les conditions gazeuses à maintenir au voisinage du cermet pour éviter les dégradations mécaniques des cellules.
Par delà ces préconisations, une réflexion sera menée sur l'architecture des cellules et les protocoles de marche/arrêt du système. Des solutions innovantes pourront alors être proposée pour contourner ces limitations et augmenter la robustesse et la durabilité du cœur de pile. Ces nouvelles architectures et protocoles permettront d'obtenir une technologie SOFC basée sur le matériau performant qu'est le cermet Ni/YSZ, fonctionnant avec un haut rendement électrique et capable de supporter un nombre important de cycles de marche/arrêt tout en évitant l'endommagement du cœur de pile.