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Plateforme Production Hydrogène et Stockage

Publié le 8 mars 2024


Plateforme Production Hydrogène et Stockage

Une alternative énergétique durable

La plateforme permet au CEA-Liten de développer et qualifier des démonstrateurs de taille significative, à l’échelle de la cellule (cœur de la réaction électrochimique), du stack (empilement de cellules), du module et enfin du système complet.

La plateforme a pour vocation d’exploiter l’hydrogène en tant que source d’énergie. Les travaux portent notamment sur la technologie d’électrolyse de la vapeur d’eau à haute température (EHT, ou SOEC pour Solid Oxide Electrolysis Cell) pour produire de l’hydrogène à haut rendement et à bas coût.

Les spécificités de cette technologie lui permettent de fonctionner :

  • D’une part en pile à combustible (SOFC pour Solid Oxide Fuel Cell), pour produire de l’électricité et de la chaleur à partir de différents combustibles, notamment carbonés et/ou azotés,

  • Et d’autre part de co-électrolyser de la vapeur d’eau et du CO2 (co-SOEC) pour produire du syngas H2/CO, transformé ensuite en molécules chimiques d’intérêt.


La plateforme comprend :

   L’atelier pilote de fabrication des stacks SOEC/SOFC

L'atelier a une capacité de fabrication de stacks allant de 1 à 2 par semaine. Ses équipements sont suffisamment versatiles pour développer les nouvelles générations de stacks et fiabiliser les procédés de fabrication.   

L’atelier est le lieu de préparation des différents composants des stacks dont les principales étapes sont :
   

  •  La préparation des composants couches de contact et joints d’étanchéité qui mettent en œuvre des composés chimiques et des procédés de type coulage en bande et dépose de joints au robot,    

  •  L’activité mécanique, en particulier la gravure par lasers,   

  •  Les étapes importantes de contrôle qualité des composants unitaires avant leur assemblage en stack,    

  •  Le conditionnement,
       

  • Les essais sur les stacks afin d’en contrôler les performances.   

   La zone d’expérimentation

Cette zone permet de caractériser les différents composants en performance et en durabilité, qu’il s’agisse des composants unitaires, des cellules, des stacks, des modules et des systèmes SOEC/SOFC en conditions représentatives des applications visées.

Elle permet également de mettre en œuvre les essais de performance et de durabilité dans les modes électrolyse (SOEC), pile à combustible (SOFC), réversible (rSOC, combinaison des modes électrolyse et réversible) et co-électrolyse (co-SOEC).

Les essais de durabilité sont menés sur des durées de plusieurs milliers d’heures. Des mesures de chromatographie en phase gazeuse et de spectroscopie d’impédance électrochimique viennent compléter les outils à la disposition des chercheurs pour comprendre le comportement des objets testés.
   

La plateforme dispose de moyens techniques à la pointe des développements pour le stockage selon différents modes :

  • Le stockage sous pression à l’état gazeux

Ce procédé consiste à compresser l’hydrogène jusqu​’à 700 bars dans des réservoirs. Cette technologie permet de stocker le volume d’hydrogène nécessaire à une voiture alimentée par une pile à combustible.

  • Le stockage à l’état liquide

Cela permet de stocker un maximum d’hydrogène dans un volume restreint, en transformant l’hydrogène gazeux en hydrogène liquide à une température inférieure -253°C, et de le stocker dans un réservoir cryogénique à plus faible pression. A l’heure actuelle ce type de stockage, réservé à des secteurs tels que le spatial ou l’aéronautique, fait l’objet de développements importants.

  • Le stockage chimique

Il consiste à utiliser un vecteur organique liquide (LOHC) qui absorbe puis libère l'hydrogène par des réactions chimiques. Les recherches sur cette alternative au stockage d’hydrogène comprimé ou liquéfié sont aujourd’hui très actives.



CHIFFRES-CLÉS :

  • ​6 millions d'euros d'investissement

  • 700 m² de locaux et 120m² de zone d'essais extérieure

  • Grenoble

AXES DE RECHERCHE :