Des chercheurs de l’Université de Kumamoto ont découvert un nouveau matériau d’électrolyte solide qui pourrait révolutionner la technologie des piles à combustible. Cette membrane innovante, dérivée de minéraux argileux naturels, présente une conductivité protonique élevée et des performances exceptionnelles de barrière à l’hydrogène, ouvrant de nouvelles possibilités pour les piles à combustible à moyenne et basse température.

Les piles à combustible traditionnelles reposent sur des oxydes conducteurs de protons, nécessitant des températures de fonctionnement supérieures à 500 °C, ce qui limite leur utilisation dans des applications compactes ou mobiles. L’équipe de l’Institut de nanomatériaux industriels de l’Université de Kumamoto, dirigée par le professeur assistant Kazuto Hatakeyama et le professeur Shintaro Ida, a développé un électrolyte solide flexible composé de nanosheets de silicate monocouche, avec une formule moléculaire de H₀.₃₇Al₁.₆₇Mg₀.₃₅Fe₀.₁₁Si₃.₉O₁₀(OH)₂(H₂O)₂.₆.

Ce matériau présente une conductivité protonique exceptionnelle, atteignant 2,3×10⁻³ S/cm à 10 °C, 6,2×10⁻³ S/cm à 100 °C et 8,7×10⁻³ S/cm à 140 °C sous une humidité relative de 100 %, comparable ou supérieur aux électrolytes polymères actuels comme le Nafion.

Ce qui rend cette membrane unique est sa double performance : elle conduit efficacement les protons tout en offrant une capacité de barrière à l’hydrogène plus de 100 fois supérieure à celle du Nafion, ce qui est crucial pour la sécurité, l’efficacité et la longévité des piles à combustible.

Lorsqu’elle est appliquée à une pile à combustible à hydrogène, cette membrane permet d’atteindre une densité de courant maximale de 1080 mA/cm² et une puissance de sortie de 264 mW/cm² à 90 °C. Plus remarquable encore, cette pile à combustible peut fonctionner de manière stable dans une large plage de températures, de -10 °C à 140 °C, adaptée aux climats froids et aux environnements automobiles exigeants.