Revêtements multicouches pour plaques bipolaires de PEMWE en acier inoxydable

L’un des objectifs du projet COSTO est de remplacer les plaques bipolaires (BPP) en titane des électrolyseurs de type PEMWE par des plaques en acier inoxydable revêtues. Plusieurs types de films protecteurs, et différentes architectures de revêtement sont étudiés par les équipes impliquées dans ce projet..

Au sein du consortium, le Lab-STICC de Brest s’est concentré sur le dépôt de films minces en titane/oxynitrure de titane (TiON), élaborés par pulvérisation magnétron (PVD), sur des plaques bipolaires en acier inoxydable 316L (Figure (a)). Les chercheurs ont montré que ces revêtements présentent à la fois une conductivité électrique et une dureté mécanique ajustables, permettant d’optimiser la résistance de contact interfaciale (ICR). En modulant la composition chimique élémentaire et l’épaisseur des couches, et en privilégiant des structures multicouches plutôt que des couches simples, l’ICR a pu être réduite à 1,5 mΩ cm², une valeur nettement inférieure à la valeur cible (10 mΩ cm²) pour les BPP des PEMWE (Figure (b)). Par ailleurs, grâce à la stabilité de l’oxyde formé en surface, les plaques revêtues n’ont montré aucun signe de dégradation après 168 heures à 60 °C dans des conditions représentatives du fonctionnement PEMWE. Ce revêtement, à la fois performant et à faible coût, apparaît comme une solution prometteuse pour renforcer la compétitivité de la technologie PEMWE.

Ces travaux réalisés dans le cadre de la thèse de K. Chergui ont fait l’objet d’une publication dans International Journal of Hydrogen Energy (https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2025.151650 ).