Étude des biomolécules dans les membranes cellulaires
Avant de pouvoir réparer votre voiture, vous devez comprendre comment elle fonctionne. De même, comprendre le fonctionnement de son corps est...
Les voitures fonctionnant à l’hydrogène plutôt qu’à l’essence commencent à arriver sur le marché. La Toyota Mirai, lancée en Californie à l’automne 2015, a été l’un des premiers véhicules de ce type à être commercialisé. Il peut parcourir 500 kilomètres grâce à ses deux réservoirs, qui stockent ensemble un total de 5 kilogrammes d’hydrogène. La voiture produit de l’électricité dans une pile à combustible en combinant l’hydrogène avec l’oxygène de l’air pour produire de l’eau et de l’énergie.
Plus de 100 stations de ravitaillement en hydrogène devraient être construites en Californie d’ici 2020. Toutefois, de nombreux défis en matière de recherche doivent encore être relevés, notamment pour garantir la fiabilité des piles à combustible et augmenter leur durée de vie. Alors que les piles à combustible sont bien établies pour les applications nécessitant une puissance constante, la quantité de puissance requise par un véhicule fluctue fortement en fonction de la vitesse et de l’accélération. Ce « cycle de charge » dans un véhicule réduit la durée de vie d’une pile à combustible de dix fois par rapport à des charges constantes. D’autres facteurs peuvent avoir une incidence sur la durée de vie des piles à combustible, notamment les polluants présents dans l’air d’admission, la faible humidité, les températures élevées et les cycles de séchage et de mouillage de la membrane de la pile à combustible.
« L’équipe de recherche de l’UBC a observé une hystérésis de gonflement dans la membrane de la pile à combustible qui n’avait jamais été observée auparavant. »
Le professeur Walter Merida, du centre de recherche sur les énergies propres de l’Université de Colombie-Britannique, a dirigé une équipe de recherche chargée d’étudier les effets de l’humidité et de la température sur les membranes des piles à combustible. L’équipe a appliqué la technique de réflectométrie neutronique disponible au Centre canadien de faisceaux de neutrons pour déterminer comment l’humidité et la température influençaient l’absorption d’eau et le gonflement d’une membrane modèle nafionTM de seulement 15 nanomètres d’épaisseur. Grâce à la réflectométrie neutronique, les chercheurs ont fait deux observations importantes. Tout d’abord, ils ont observé qu’en chauffant le film à un taux d’humidité élevé, son épaisseur augmentait de 48 %. Cette expansion était plus importante que toutes les observations précédentes, qui avaient été effectuées à température ambiante. Ensuite, l’équipe a observé que la membrane chauffée ne revenait pas à son épaisseur initiale lorsqu’elle était refroidie à température ambiante, ce qui indique une modification irréversible de la structure de la membrane qui n’avait jamais été observée auparavant.
L’équipe prévoit d’autres expériences pour étudier ces résultats plus en détail, ce qui pourrait permettre de mieux comprendre les facteurs qui influencent les performances des piles à combustible dans les véhicules.
DOI: 10.1021/acs.langmuir.5b00764
Cet article de recherche a été republié avec l’autorisation de l’Institut canadien de diffusion des neutrons.
