HYLIFE

  • Statut:En cours
  • Type:National
  • Début:2014
  • Durée:48 mois

Description

Matériaux à longue durée de vie pour piles à combustible PEM hydrogène-air.

Le stockage et la restitution électrochimique de l’énergie constitue une de voies de gestion optimale des ressources énergétiques. En effet, dans un contexte de raréfaction des ressources fossiles et de développement des énergies renouvelables, généralement intermittentes, la possibilité de stocker l’énergie électrique et de la restituer avec des rendements intéressants apparaît comme une solution à long terme vers un développement durable. Une des voies de stockage-restitution de l’énergie électrique consiste à passer par un vecteur énergétique, c’est-à-dire à transformer l’énergie électrique en énergie chimique via la production d’un combustible, l’hydrogène par exemple (électrolyse). Les systèmes de restitution constituent un maillon important de la chaîne de stockage : en effet, une fois l’énergie stockée, encore faut-il que celle-ci soit restituée, en temps opportun, avec des rendements intéressants. Si l’hydrogène peut, comme tout combustible, être brûlé, il est bien plus intéressant, du point de vue du rendement, de l’utiliser dans des systèmes électrochimiques ouverts tels que les piles à combustibles.

Parmi tous les types de piles existantes, les piles à électrolyte polymère solide (Proton Exchange Membrane, ou PEM) hydrogène/air sont les plus versatiles, et donc adaptables tant aux applications mobiles que stationnaires. Ces piles sont constituées d’une membrane ionique conductrice de protons, à laquelle sont accolées, de part et d’autre, deux couches catalytiques (anodique et cathodique – nanoparticules de platine ou d’alliage supportées sur carbone); cette couche catalytique est elle-même revêtue d’un tissu de carbone permettant la répartition de l’air ou de l’hydrogène sur toute la surface de l’électrode ainsi que l’évacuation de l’eau formée. L’assemblage est placé entre deux plaques bipolaires, constituées de graphite usiné, qui servent à la fois de collecteurs d’électrons et de distributeurs de gaz aux électrodes.

Lors d’une recherche précédente (projet INNOPEM), menée par l’ULg, l’ULB, l’UNamur et Arceo, des avancées significatives ont été obtenues au niveau des trois constituants principaux des piles PEM : (i) des catalyseurs Pt/carbone nanostructuré (type xérogel ou nanotube de carbone) présentant des caractéristiques optimales pour cette application ont été obtenus par des procédés contrôlés d’imprégnation ou plasma (basse et haute pression); (ii) des membranes échangeuses de protons ont pu être produites par procédé plasma haute pression ; (iii) des plaques bipolaires en acier revêtu, obtenues par emboutissage de feuilles d’acier traitées par PVD, et présentant une faible résistance de contact et une bonne résistance à la corrosion dans le milieu-type d’une pile PEM ont été réalisées, à l’échelle du laboratoire et sur la ligne pilote Arceo. Tous ces éléments concourent à diminuer le coût des piles, qui reste un obstacle majeur à leur déploiement. La réduction des coûts est basée sur une diminution de la quantité de matière précieuse à utiliser (Pt), la modification des procédés de fabrication (membranes, catalyseurs) ou le remplacement d’un matériau par un autre beaucoup moins cher (plaques bipolaires).

Néanmoins, les éléments développés nécessitent, pour la plupart, des améliorations au niveau de leur durée de vie. Ainsi, le projet HYLIFE aura pour but de développer les matériaux et procédés issus d’INNOPEM dans une optique d’augmentation de leur durée de vie, et donc de la diminution du coût global de ces équipements.

Partenaires

Chemical Engineering Laboratory - ULiège

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• L'assèchement et le traitement thermique (séchage) de matériaux • Le mélange de fluides rhéologiquement complexes : impact des conditions de contraintes par cisaillement sur la rhéologie et la texture • Analyse non invasive de la texture et de la structure en utilisant une tomographie aux rayons X

4000 Liège 1 (Sart Tilman)

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Materia Nova

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Centre de R&D qui a comme objet de créer de la valeur ajoutée dans le tissu industriel local. Le centre de R&D est actif dans le domaine des matériaux nouveaux avec 3 compétences clés: les matériaux à faible empreinte carbone, les traitements de surfaces et les matériaux pour l'énergie

7000 Mons

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Université de Namur (UNamur)

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Université belge comprenant six facultés et fondée en 1831 par les jésuites comme collège secondaire, dans les bâtiments restaurés de l'ancienne abbaye bénédictine de la Paix-Notre-Dame, à Namur

5000 Namur

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