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Réseau de recherche stratégique du CRSNG sur les piles à combustible à oxyde solide (2008-2013)

Défi

Alors que nous nous dirigeons vers un avenir où les émissions de carbone seront réduites, toute technologie qui maintient la croissance industrielle et favorise le développement durable de l’économie canadienne, tout en réduisant l’empreinte environnementale, revêt une très grande importance stratégique. La technologie des piles à combustible à oxyde solide (PCOS), qui consiste en la conversion très efficace et non polluante de l’énergie chimique d’une grande variété de combustibles, d’ailleurs présents au Canada, en énergie électrique, permet de relever ce défi. Toutefois, il existe encore un certain nombre d’obstacles techniques à la commercialisation complète des PCOS, à savoir :

  • les coûts de fabrication et des matériaux sont encore relativement élevés;
  • la durabilité est insuffisante pour certaines applications;
  • la mise à l’échelle et l’intégration dans l’infrastructure énergétique existante n’ont pas encore été optimisées.

Structure du réseau

Le Réseau de recherche stratégique du CRSNG sur les piles à combustible à oxyde solide est un sous-ensemble de l’organisme cadre SOFC Canada, formé en 2006. Les membres de SOFC Canada comprennent des représentants d’universités, de l’industrie et du gouvernement. Le Réseau même consiste en 21 groupes de chercheurs provenant de sept universités (University of Alberta, University of Calgary, McMaster University, Queen’s University, University of Toronto, Université de Sherbrooke et University of Waterloo) ainsi que du Conseil national de recherches du Canada (Institut d’innovation en piles à combustible [IIPC] et Institut de technologie des procédés chimiques et de l’environnement [ITPCE]) et de l’Alberta Research Council. Les partenaires du secteur privé comprennent Acumentrics, ATCO Gas, Enerken, Global Thermoelectric, Northwest Mettec, NOVA Chemicals, PC Automax, Polycontrols Technologies, Shell Canada Energy, Vale Inco et Xebec. La structure de gestion du Réseau consiste en un conseil d’administration, un comité technique, un comité de transfert de technologie/de commercialisation et un gestionnaire.

Objectifs de recherche

Les objectifs techniques du Réseau consistent à utiliser les combustibles du Canada de façon propre grâce à la mise au point de deux technologies canadiennes de PCOS de la prochaine génération qui permettront d’améliorer la durée de vie, le rendement et la manufacturabilité du produit et la souplesse d’utilisation du combustible. Ces technologies reposent sur un système planaire à supports métalliques très durable fonctionnant à basse température, mis au point par le Conseil national de recherches du Canada et sur une plateforme de PCOS microtubulaire robuste à haut rendement supportée par une anode, mise au point par l’Alberta Research Council. Les activités de recherche du Réseau sont organisées par thème comme suit :

Thème 1 – Traitement du combustible : Les technologies actuelles de PCOS sont limitées à l’utilisation de gaz naturel réformé dont on a retiré le soufre, et des reformeurs efficaces et bon marché doivent être mis au point pour l’utilisation du diesel. Une nouvelle technologie de traitement du combustible et de réacteurs à microcanaux sera mise au point afin d’optimiser l’efficacité de la conversion du combustible et de réduire au minimum la dégradation à long terme liée au frittage à haute température, à la cokéfaction et à la contamination au soufre du catalyseur reformeur.

Thème 2 – Anodes résistantes au soufre/au coke : Les reformeurs externes/épurateurs de soufre font grimper les coûts et réduisent l’efficacité en raison de leurs besoins d’énergie supplémentaire, particulièrement si des concentrations de soufre plus faibles sont requises. Cette recherche permettra de mettre au point des catalyseurs (anodes) d’oxydation de combustible pour PCOS qui fonctionneront efficacement en présence d’une concentration élevée de soufre, ce qui réduira les coûts et la complexité et accroîtra l’efficacité globale de la plateforme de PCOS. La recherche sur l’établissement de modèles permettra également de déterminer le mécanisme de la contamination au soufre et au coke, ce qui facilitera l’optimisation expérimentale des microstructures et des matériaux utilisés pour les catalyseurs.

Thème 3 – Fabrication des piles : Les chercheurs mettront au point des techniques de fabrication de piles rentables et durables pouvant utiliser les propriétés des combustibles traités du thème 1, les matériaux pour anodes du thème 2 et les assemblages-membranes du thème 4. La mise au point de nouvelles piles sur système planaire à supports métalliques grâce à l’utilisation de nouvelles techniques de traitement réduira le coût du système et en accroîtra la durabilité, alors qu’un système microtubulaire poreux à électrolyte permettra de surmonter les problèmes actuels de modifications dimensionnelles et offrira une souplesse beaucoup accrue au regard de l’utilisation du combustible.

Thème 4 – Intégration de l’assemblage-membrane/du système : Les résultats des thèmes 1 à 3 seront intégrés dans deux plateformes de PCOS. Des technologies innovatrices de convertisseurs de puissance seront mises au point afin d’améliorer l’efficacité et la stabilité à long terme des systèmes de PCOS et d’en optimiser la fonctionnalité.

Résultats

La vision de SOFC Canada, dans l’ensemble, consiste à « faciliter la coordination et à assurer le financement durable de la recherche, du développement et de la commercialisation pour les PCOS et les technologies connexes au Canada, afin de créer des produits qui serviront le monde entier ». Le programme de SOFC Canada comporte quatre principaux volets : i) la R et D fondamentale effectuée par le Réseau et axée sur l’amélioration des deux technologies canadiennes de PCOS avec la réduction concomitante des coûts; ii) e développement de la technologie et le prototypage des produits en collaboration avec les partenaires industriels; iii) les essais pratiques; et iv) la production de produits commerciaux pour le lancement sur le marché. Les collaborations avec les entreprises canadiennes de piles à combustible et de produits connexes favoriseront le développement de la chaîne d’approvisionnement requise pour que le Canada demeure un chef de file de l’industrie des piles à combustible. Dans l’ensemble, les nouveaux produits mis au point, l’utilisation plus efficace des ressources en carbone du Canada et la création d’emplois durables découlant d’une nouvelle industrie des PCOS dans le secteur énergétique de l’économie canadienne améliorera l’activité économique au pays.

Personne-ressource

Sharon Thomas
Téléphone : 403-210-6245
Courriel : thomass@ucalgary.ca
Site Web : This link will take you to another Web site www.sofccanada.com


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