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L'hydrogène et la pile à combustible

Publié le 30 septembre 2012

Les technologies de l’hydrogène font l’objet de nombreux programmes de recherches au CEA depuis la fin des années 1980. Elles prennent part dans les missions de l’organisme en matière de développement des énergies nouvelles et reposent notamment sur des savoir-faire en termes de matériaux, de procédés hautes températures et hautes pressions, et en termes d’intégration des technologies. Objectif constant : renforcer l’intérêt économique de ce vecteur énergétique et, pour le CEA, être au meilleur niveau des technologies de l’hydrogène pour accompagner les industriels.​

Créer peu à peu les technologies
d’une « filière hydrogène »

Longtemps, les recherches du CEA et des autres organismes de recherche ou industriels impliqués ont tendu vers le développement du véhicule à hydrogène, équipé d’une pile à combustible (PAC).

Les technologies de la voiture à hydrogène sont maintenant prêtes mais nécessitent des infrastructures encore peu répandues. Surtout, l’intérêt de l’hydrogène comme carburant propre demeure contraint par ses modes de production, encore liés en grande majorité aux énergies fossiles alors que des solutions décarbonnées existent pour produire l’hydrogène.

La stratégie du CEA se concentre sur la pré-industrialisation de différentes briques technologiques, expérimentées sur des marchés « de niche » où elles présentent un avantage concurrentiel. Au-delà de cette idée, chaque expérimentation permet une meilleure qualification des systèmes et tient également un rôle de vitrine.

Banc de test PACIFIC pour piles à combustible PEMFC
Banc de test PACIFIC pour piles à combustible PEMFC © P.Stroppa/CEA



Deux grands domaines d’applications :
transports et stockage de l’énergie

  • Dans le secteur des transports, le CEA développe depuis le milieu des années 2 000 des piles à combustible au meilleur niveau mondial. Premières utilisations concrètes : des véhicules de chantier ou agricoles, des engins de manutention, à bord de bateaux de plaisance ou encore d’avions. Tout en poursuivant les recherches sur de nouveaux procédés électrochimiques, le CEA met en place en 2012 une ligne-pilote pour la conception et la fabrication de piles à combustible, en partenariat avec plusieurs industriels.
  • Par ailleurs, avec la montée en puissance des énergies renouvelables, l’hydrogène apparaît comme un outil "tampon" adapté pour pallier l’intermittence de certaines sources d’énergie. Dans cette optique, le CEA développe des technologies de production propre et de stockage d’hydrogène. Côté production d’hydrogène, le CEA mise sur les procédés d’électrolyse haute température ; côté stockage, différentes solutions (stockage gazeux sous pression, stockage solide dans des hydrures) sont étudiées selon les applications. Différents projets sont lancés : la plateforme Myrte, en Corse, constitue une première expérimentation « grandeur nature ».


VidéoHydrogène et pile à combustible : produire de l'électricité "verte"



Analyses technico-économiques

A nouveau vecteur énergétique, nouvelle économie. Aussi bien pour le couplage hydrogène / énergie renouvelable que pour le véhicule hydrogène, les études économiques sont indispensables. Dans le premier cas, il s’agit d’adapter cette nouvelle offre aux réseaux électriques ; dans le second cas, on étudie les seuils de rentabilité par rapport aux usages actuels.

Au CEA, différentes équipes fournissent des analyses de l’économie de l’hydrogène au niveau systémique et des analyses du cycle de vie des technologies.



Réservoir de stockage d’hydrogène sous forme d’hydrures métalliques de conception Liten
Réservoir de stockage d’hydrogène sous forme d’hydrures métalliques de conception Liten. © P.Avavian/CEA

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Galerie Photo

Assemblage d'un empilement d'électrolyseur haute température sur banc d'essais. © P.Avavian/CEA
Assemblage d'un empilement d'électrolyseur haute température sur banc d'essais.
© P.Avavian/CEA

Retrouvez l'intégralité du reportage "L'hydrogène, vecteur énergétique" dans la médiathèque.



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