Électrodes, membranes… Les différentes parties des piles à combustible se dégradent au fil du temps. Afin d'améliorer leurs performances et leur succès commercial, notamment dans le domaine de la mobilité lourde, il est donc devenu essentiel de comprendre ce phénomène de vieillissement. Une équipe de chercheurs de l'Université de technologie Chalmers, en Suède, s'est attelée à la tâche, en démontant l'une de ces piles à intervalles réguliers, durant sa phase d'utilisation, sans affecter ses qualités.

À l'aide de microscopes électroniques avancés et se focalisant sur une seule particule, ils ont étudié et mesuré la façon dont l'électrode cathodique se détériorait aux niveaux nano et micro, dans quelles zones spécifiques et à quel moment de son cycle d'utilisation. Une opération délicate. L'épaisseur de la membrane ionomère, qui sépare les électrodes et joue le rôle d'électrolyte, est inférieure à 20 µm, soit le cinquième de celle d'un cheveu, explique le CNRS, tandis que les électrodes prennent la forme de nanoparticules de platine déposées sur des particules submicrométriques de carbone.

La méthode mise au point par les chercheurs de Chalmers et détaillée en mai dernier dans la revue scientifique ACS Catalysis (1) représente une étape importante pour permettre la conception de nouveaux matériaux plus résistants ou pour ajuster le contrôle de ces piles à combustible. Selon les spécialistes, en effet, un camion doit être capable de résister à 20 000 ou 30 000 heures de conduite pour être compétitif, ce qui n'est pas encore le cas pour les camions à hydrogène.

Sous l'égide du CNRS, associant notamment le groupe Bosch et le laboratoire Johnson Matthey, un consortium européen baptisé Immortal travaille également sur le même sujet. En 2022, rapporte le CNRS, des scientifiques avaient montré que certains défauts localisés dans les électrodes pouvaient se propager jusqu'à la membrane de la pile à combustible.