Production H2 par électrolyse avec cellules céramiques anioniques

Vers une durabilité accrue des cellules céramiques à conduction anionique

Le projet CELCER-EHT vise le développement de matériaux et de procédés innovants pour la fabrication à taille préindustrielle (200cm²) de cellules d’Electrolyse de la vapeur d’eau à Haute Température (EHT) présentant des performances et une durée de vie accrues par rapport à l’état de l’art actuel. A terme il s’agit de réduire la dégradation à moins de 0.7% par 1 000 heures de fonctionnement dans la plage de température de 750-850°C.

La micro-structuration de l’électrode au service de la durabilité

Partant d’une cellule de référence à l’état de l’art, les premières améliorations ont porté sur l’optimisation des électrodes avec la mise en œuvre de structures multicouches intégrant des microstructures avec un gradient de taille de particules et de porosités. Cette première génération de cellule améliorée a fait l’objet d’un test de durabilité de 5000 heures à 800°C suivant le protocole de test du projet. Après une phase initiale classique de dégradation rapide (sur environ 1 mois) la cellule a fonctionné près de 6 mois (>4000h) avec un taux de dégradation inférieur à 1%/1000h.

Pour aller plus loin dans l’amélioration de l’électrode à hydrogène 

L’optimisation de la microstructure est poussée plus avant dans le cadre de la thèse de Marine Benoist à l’IRCER avec l’utilisation du coulage en bande par séparation de phase pour contrôler le gradient de porosité et la texture de l’électrode à hydrogène composée du Cermet Ni-YSZ. La modification de la composition des matériaux constitutifs de la cellule est également au cœur de la thèse de Laura Huc au CIRIMAT. Elle cherche ainsi à doper la zircone yttriée afin d’augmenter l’énergie d’interface entre la zircone et le nickel et de réduire la migration du nickel qui est l’un des mécanismes prédominants de la dégradation des cellules EHT.

Florence Lefebvre-Joud, Directeur de Recherches, CEA-Liten