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Article | Efficacité énergétique


Electrolyseur - SOFC

Publié le 23 avril 2019

Le développement des technologies de production d'hydrogène décarboné est en plein essor car celui-ci est identifié comme une solution à de nombreux challenges énergétiques et environnementaux à venir. Parmi ceux-ci nous pouvons citer le verdissement de « l'hydrogène industriel » par remplacement progressif de l'hydrogène obtenu par vaporeformage, et le déploiement de « l'hydrogène – énergie » avec 2 applications majeures : la mobilité en substitution des carburants fossiles et  comme solution de flexibilité sur un réseau intégrant un taux important d'énergies renouvelables.

Dans cette optique, le LITEN a privilégié la voie de l'électrolyse haute température de la vapeur d'eau (EHT) au sein d'un de ses programmes de R&D, dit SOEC, démarré il y a une quinzaine d'année. Cette technologie EHT a l'avantage de pouvoir valoriser de l'électricité en hydrogène avec des rendements supérieurs aux autres solutions. Le LITEN développe des stacks, des systèmes, et leurs composants. Il  dispose du deuxième portefeuille de brevets mondial sur la thématique. Il a obtenu des résultats au meilleur niveau mondial avec une densité de courant de 2A/cm2. Les études technico-économiques que le LITEN a réalisées avec ses partenaires industriels, montrent qu'en optimisant les systèmes de production EHT, ceux-ci pourraient, d'ici 2030, fournir un hydrogène à moins de 2€ par kg.

L'autre avantage de la technologie développée par le LITEN est qu'elle peut fonctionner aussi en mode pile à combustible produisant de l'électricité à partir de gaz renouvelable. La pile, dite SOFC, peut fonctionner directement avec des gaz variés comme l'hydrogène, le méthane, l'ammoniac, ce qui la différencie des autres technologies de pile. Elle offre en outre des rendements électriques et globaux supérieurs à ces technologies concurrentes.

Le LITEN a développé des systèmes pouvant fonctionner alternativement, avec un cœur de technologie unique SOC,  d'un mode électrolyseur à un mode pile. Après avoir réalisé un premier système en laboratoire d'une dizaine de kW, le LITEN a créé une version plus optimisée qui est déployée sur le site d'un industriel de l'énergie.


La roadmap du LITEN est déployée pour répondre aux besoins des diverses applications de ses partenaires industriels au travers de programmes bilatéraux ou multilatéraux nationaux ou européens. Elle répond au besoin commun d'augmenter la densité de puissance de la technologie. Pour cela un stack de forte puissance est en cours de développement. En soutien à ses programmes et afin d'anticiper l'industrialisation des stacks, le LITEN s'est équipé d'un atelier pilote de fabrication de ce composant clé.

La roadmap inclut également le design

  • de systèmes de moyenne puissance en mode pile à combustible pour des applications de mobilité  comme le maritime,  

  • de systèmes réversibles forte puissance pour le stockage massif des énergies renouvelables

  • et de systèmes de très forte puissance pour la conversion de ces énergies en hydrogène.


La réalisation de plusieurs démonstrateurs est planifiée et permettra le retour opérationnel nécessaire afin d'améliorer les performances, la robustesse et l'opérabilité de la technologie en vue de son industrialisation.


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