Etude et fabrication d’Assemblages MembrAne électrodes par DEpôt plasma Direct sur membrane electrolyte haUteS performances. – AMADEUS

Le développement de nouvelles sources d’énergie performantes et propres (respectueuses de l’environnement) est un sujet d’une brûlante actualité. Le contexte actuel des piles à combustible se caractérise par la nécessité de faire une avancée significative dans la réduction des coûts de fabrication. Ceci nécessite en particulier de reconsidérer les technologies de fabrication associées à l’augmentation des performances et à la réduction des quantités de catalyseurs, la simplification de réalisation des assemblages membranes – électrodes (AME) : suppression de la technologie filtre – presse à chaud. Le choix proposé ici est de faire la preuve du concept de la technique de dépôt par pulvérisation plasma pour la réalisation de piles de type PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) avec des électrodes déposées directement sur membrane (CCM) en particulier, avec la membrane haute performance du CEA Le Ripault. Il faut aussi noter la nécessité nouvelle de travailler directement sur les AME, dans la mesure où les intégrateurs ne souhaitent plus acheter les éléments séparés de cœurs de pile mais bien et uniquement les AME complètes et validées. Cette situation favorise le développement proposé de CCM performantes et fiables répondant à des besoins dans des applications nomades et de moyenne puissance de type auxiliaire de puissance.
Le GREMI, le LACCO et le MID ont produit des avancées significatives dans le domaine de la réduction des quantités de catalyseurs type platine dans les électrodes de PEMFC. Il faut en particulier noter l’obtention de performances en pile H2/O2 de tout premier plan avec des quantités de 10 µgPt.cm-2 par électrodes obtenues par pulvérisation plasma, conduisant à une performance de 20kW.gPt-1. De plus le CNRS et l’Université d’Orléans sont propriétaires d’un brevet (PCT/FR2006/051240 – FR 05/53668) actuellement en procédure de phase nationale, qui concerne le dépôt direct d’électrodes par plasma sur membrane (Demande européenne n° 06 842 051.2). Le CEA a, pour sa part, mis au point une membrane pour pile PEMFC de très grande qualité, elle-même faisant l’objet d’un dépôt de brevet (Brevet WO2009000779). La problématique actuelle consiste à rendre industrialisable la technologie de fabrication grande surface de cette membrane de sorte qu’elle puisse permettre la réalisation d’une pile PEMFC, en particulier autosupportée.
Ces trois équipes souhaitent mettre en commun leur savoir-faire pour fiabiliser un assemblage membrane-électrodes compact (i.e. pouvant répondre à des besoins de miniaturisation), performants et robustes. Ce projet nécessite un travail d’optimisation et de fiabilisation tel que requis dans le programme ANR EMERGENCE. La valorisation envisagée repose sur le transfert de technologie vers un industriel du secteur et s’appuie sur une propriété intellectuelle forte existante et tirera avantage de la participation du MID Dreux Innovation qui permettra de valider le procédé développé sur de grandes surfaces. FIST SA apportera une attention particulière au travail effectué par le MID Dreux Innovation afin de permettre une valorisation d’éventuels résultats complémentaires qui seraient détenus en copropriété avec cette structure et d’intégrer ce dernier dans le processus de transfert.