ASTERHYX
Aperçu
Développement de tests accélérés de stacks d’électrolyseurs à membrane échangeuse de protons de type PEM
PR Daniel HISSEL
Université de Franche-Comté, FEMTO-ST
L’hydrogène est appelé à jouer un rôle central dans la décarbonisation des économies, la France visant à devenir un leader de la production d’hydrogène sans carbone d’ici à 2030. Cette transition dépend de l’efficacité de l’électrolyse de l’eau, un processus qui offre un potentiel grâce aux électrolyseurs à membrane échangeuse de protons (PEM). Le projet ASTERHYX répond à l’impératif de développer des électrolyseurs PEM durables, performants et rentables pour répondre à la demande croissante d’hydrogène. Le projet se concentre sur les protocoles d’essais accélérés sous contrainte (AST), reconnaissant le besoin critique d’évaluer la performance et la fiabilité à long terme des électrolyseurs dans des conditions opératoires réelles, simulées ou émulées. Bien que les électrolyseurs PEM soient choisis pour leur efficacité, le projet ASTERHYX cherche à accélérer leur mise sur le marché grâce à la définition de protocoles AST adaptés.
Mots clés: Hydrogène, électrolyse PEM, tests accélérés, vieillissement accéléré, modélisation, expérimentations
Actualités
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Tâches
Nos recherches
Réalisation des tests de référence non-accélérés
Le projet vise à identifier les données expérimentales déjà existantes dans le domaine du vieillissement des électrolyseurs de type PEM, et à créer de nouvelles bases de données expérimentales non accélérées. Le projet s’intéresse aux essais sur monocellules d’électrolyseur PEM (petite et grande taille), mais également aux essais en stacks. Des caractérisations seront réalisées tout au long de la durée de vie des électrolyseurs et des analyses spécifiques post-mortem seront conduites.
Définition et réalisation de tests accélérés
Le projet projette de définir des protocoles de tests accélérés, corrélés à l’usage. Selon ces protocoles, de nouvelles campagnes expérimentales seront conduites et analysées, tant au niveau de la monocellule d’électrolyse PEM qu’à l’échelle du stack PEMWE.
Développement de modèles pour identifier les principaux facteurs responsables de mécanismes de dégradation
L'objectif final est de déployer et comparer différentes approches de modélisation incluant les dégradations, le tout à l'échelle macroscopique d'un empilement (modèle 0D), permettant de décrire, voire prédire, le vieillissement accéléré d'un électrolyseur PEM.
Le consortium :
4 laboratoires académiques, 1 institut du CEA
Des attendus scientifiques
Des protocoles de tests accélérés sous contraintes visant à accélérer l'évaluation des mécanismes de dégradation et le développement de la fiabilité des électrolyseurs seront conçus et validés par des compagnes d’essais de longue durée complétées par des analyses post-mortem. Une phase de modélisation sera réalisée pour trouver les facteurs de stress sur lesquels agir et construire un modèle de mécanismes de dégradation. Les objectifs du projet sont d’accélérer le vieillissement d’usage dans un rapport 25 (et donc de réduire d’autant la durée des tests nécessaires), et de disposer de modèles génériques permettant de faire le lien micro/macro entre mécanismes de dégradation et contraintes d’exploitation.
Impacts environnementaux
Les enjeux à moyen et long terme sont de contribuer à la production massive d’hydrogène décarboné en utilisant des électrolyseurs fiables et performants. L’allongement des durées de fonctionnement des électrolyseurs permettra de réduire indirectement l’utilisation des ressources minérales (métaux, polymères, eau…) et annexes. Les résultats du projet auront à terme des impacts environnementaux, économiques, sociétaux et industriels majeurs.
Développement de compétences
Formation de 3 doctorants et 1 post-doctorant
