Développement de matériaux nanocomposites avancés polymères/graphite et optimisation de leurs procédés de mise en forme pour la fabrication industrielle de plaques bipolaires de piles à combustibles à membranes échangeuses de protons, PEMFCs

CONTRIBUTION DE PRIMA:

DÉTAILS DU PROJET:

La technologie des piles à combustible à membranes échangeuses de protons (PEMFCs) intéresse d’avantage les chercheurs et les décideurs, car leur utilisation à grande échelle permettra de défaire la dépendance aux combustibles fossiles et réduire les gaz à effet de serre. La plupart des recherches focalisent actuellement sur l’amélioration des performances des PEMFCs et la réduction de leur coût de production.

Le but du projet du professeur Frej Mighri, en partenariat avec deux partenaires industriels québécois, Nouveau Monde Graphite (NMG) et Plastiques Gagnon, est d’améliorer les plaques bipolaires (BPPs), l’un des éléments majeurs constituant les PEMFCs, en développant un concept de matériau de BPPs basé sur des nanocomposites polymères/carbone en combinaison avec de nouvelles solutions d’ingénierie.

Les quatre objectifs principaux seront i) d’élaborer des formulations nanocomposites de polymère thermoplastique puis d’évaluer leurs propriétés électriques/mécaniques ainsi que leur usinabilité par moulage par injection-compression et/ou moulage par extrusion-compression, ii) d’évaluer les effets synergétiques du graphite de haute qualité de NMG avec des charges conductrices (noir de carbone, nanotubes de carbone à parois multiples et graphène) sur les propriétés électriques/mécaniques, iii) d’étudier les phénomènes de double percolation hydrogène-oxygène des polymères, iv) d’évaluer le rendement des prototypes optimisés de BPPs en test en piles à combustible PEMFC.

Ces nouveaux matériaux avancés permettront de diminuer le poids et le prix de fabrication des PEMFCs, tout en augmentant leur durée de vie utile comparativement aux matériaux métalliques.

Ce projet permettra aussi la formation de deux étudiants au doctorat, un à la maitrise et un post-doc, afin de développer des produits compétitifs dans un domaine important non seulement pour l’économie, mais aussi pour la qualité de l’environnement.

L’entreprise minière québécoise NMG compte devenir un fournisseur stratégique en graphite haute performance des principaux fabricants mondiaux de batteries et de véhicules, avec l’intention de déployer des activités de marketing concernant les PEMFCs dans un délai à court terme.

Cette chaine de valeur permettra de valoriser le graphite haute performance de NMG et de renforcer l’expertise de Plastique Gagnon du procédé de fabrication des BPPs minces par le procédé d’injection-compression en positionnant le Québec et le Canada dans le domaine stratégique des piles à combustibles PEMFCs pour l’industrie automobile.

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