Activités de R-D
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Domaines de compétence de base
Le programme de recherche et développement de l'IIPC-CNRC vise à faire progresser la science et la technologie des piles à combustible et à accélérer la commercialisation de ces technologies.
Nos programmes de recherche portent sur les cinq domaines de compétence de base ci-dessous, qui représentent le fondement de nos efforts de recherche et développement. Presque 75 % des ressources de S-T de l'Institut sont affectés au développement de ces compétences, alors que les 25 % qui restent sont prélevés par le biais d'un ensemble de projets conjoints avec des partenaires de la grappe au Canada et à l'étranger :
Ces compétences forment une base solide sur laquelle l'Institut peut se fonder pour honorer son mandat et être reconnu au Canada et dans le monde entier. Chaque compétence en tant que telle crée une synergie entre science, ingénierie et applications à nos trois domaines de recherche et développement (PEMFC, SOFC et hydrogène), ainsi qu'avec nos projets de démonstration.
 Matériaux et procédés de pointe
Ce domaine de compétence allie la science des matériaux fondamentaux (polymères, céramiques, catalyseurs) à l'étude des procédés de pointe (déposition par projection réactive) et aux architectures inédites (piles à combustible à catalyseurs métalliques). L'étude des procédés a pour but de développer des microstructures et des nanostructures possédant les propriétés physiques (thermiques, mécaniques), chimiques et électrochimiques souhaitées pour supporter de nouvelles architectures vouées à fabriquer facilement des systèmes de piles à combustible MEP et SOFC hautes performances et à coût réduit.
Modélisation et simulation numérique
Les capacités de modélisation et de simulation numérique de l'IIPC-CNRC englobent tous les aspects de la modélisation des nanostructures et des microstructures jusqu'à celle des macrostructures ou des systèmes. Au niveau des microstructures, nos compétences vont de la mécanique des solides et des fluides aux phénomènes électrochimiques comme le transfert de masse et d'énergie et les formations de microstructures. Au niveau des piles individuelles et des assemblages, les techniques comme la modélisation de la dynamique des fluides computationnelle (DFC) analysent le flux continu des combustibles et des oxydants dans le système afin d'optimiser leur conception et d'améliorer leur rendement. Au niveau de l'appareil complet, nous utilisons des techniques comme l'équilibre des masses et de l'énergie pour optimiser la conception d'appareils parfaitement fonctionnels. Au niveau des systèmes entièrement intégrés, nos compétences vont de la modélisation et des mathématiques appliquées aux procédés pour effectuer une analyse des éventualités des systèmes d'énergies intégrés comme les postes de ravitaillement en hydrogène et les générateurs d'énergie renouvelable à hydrogène.
Architectures inédites
L'amélioration du rendement, la diminution des coûts, l'augmentation de la durabilité et de la fiabilité, ainsi que l'amélioration de la facilité de fabrication nécessitent une évaluation critique constante des architectures de remplacement et des approches inédites. Ce domaine de compétence englobe toute la gamme des systèmes de piles à combustible et comprend :
- la nanostructure des matériaux utilisés pour la mise au point de cathodes, d'anodes et d'électrolytes;
- la conception de modules membrane-électrode (MEA), de couches de diffusion gazeuse (CDG), de joints et assemblages, champs d'écoulement y compris.
Prototypage et essai de systèmes
L'IIPC-CNRC met constamment au point des prototypes de recherche allant des simples cathodes, anodes ou électrolytes à des piles et à des assemblages et parfois même à de l'équipement d'essai spécialisé doté de systèmes de détection habituellement non requis sur des prototypes de production. Ses compétences en matière d'essais vont des essais et de la caractérisation de matériaux jusqu'aux essais de rendement des membranes, céramiques, catalyseurs et piles individuelles et même des systèmes entièrement intégrés. Ces compétences lui serve à appuyer des projets de recherche et à procurer des services au secteur industriel dans le cadre d'essais indépendants qui peuvent aboutir à l'élaboration de codes et de normes.
Détection et diagnostic
La détection et le diagnostic des systèmes de piles à combustible passent par des systèmes de détection qui en mesurent le rendement et par la détection et le diagnostic des défauts, dont l'écoulement de combustible (hydrogène ou méthanol, par exemple). Il est nécessaire de posséder des connaissances fondamentales des matériaux, des techniques de mesure et de l'ingénierie requise pour intégrer des systèmes de détection embarqués, ainsi que de la physique et de la chimie. Les systèmes de détection constituent la base du prototypage et des essais.
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