Le coût, les performances et la durée de vie d’une pile à membrane échangeuse de protons (PEMFC) sont aujourd’hui limités par les réactions électrochimiques au niveau de la cathode. En collaboration avec des chercheurs du Liten [Nicolas Pauc de notre laboratoire, Arnaud Morin et Samuele Galbiati du CEA-Liten], nous cherchons donc à renforcer l’action du catalyseur (platine) en démultipliant sa surface apparente et en tirant profit de l’excellente conduction électrique du platine pour éliminer le carbone des électrodes. Pour cela, nous avons conçu et réalisé une « nanostructure » permettant à la fois de catalyser les réactions et de récolter le courant qui en est issu.

Nous avons réussi à fabriquer des nanotubes de platine tous alignés, par dépôt chimique en phase vapeur sur un substrat poreux d’alumine. Nous avons ensuite pressé à chaud le tout sur la membrane en polymère de la pile, dissout complètement l’alumine et redéposé une fine couche de polymère conducteur de protons. La nanostructure en platine se révèle plus efficace que l’électrode de carbone revêtu de platine, avec un gain voisin de 30% en courant produit pour une surface donnée de platine.

Il reste à optimiser la géométrie et la densité des nanotubes. Un autre procédé de fabrication plus économe en platine, l’évaporation métallique, doit être évalué. L’usage d’alliages de platine et de nanostructures de type « cœur – coquilles » doit également être exploré pour diminuer encore la masse totale de platine par pile.