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 :
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.
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.