Etude et développement d'un assemblage électrode/électrolyte à conduction protonique avec réalisation d'une cellule d'électrolyse de la vapeur prototype – CELEVA

L'électrolyse de l'eau à haute température est une technique souple et non polluante de production de H2, vecteur énergétique du futur. On envisage son utilisation en aval d'une source d'énergie comme une centrale nucléaire fournissant la chaleur et l'électricité nécessaires.
Ce procédé, considéré comme attractif dans le passé, a été limité par des problèmes de tenue des matériaux de structure au-delà de 800°C. En effet, l'électrolyte utilisé, la zircone stabilisée à l'yttrium, a une conductivité O2- suffisante seulement au-dessus de 750°C/800°C. Des études technico-économiques récentes montrent qu'à ces températures, le coût d'une installation industrielle nécessitant des matériaux très spéciaux serait prohibitif.
Les céramiques type perovskite, conducteurs protoniques, devraient permettre d'atteindre des conductivités acceptables, vers 500/600°C.
Sur la base des résultats positifs de l'ACI Maeleva concernant l'électrolyte, le projet Celeva cible la validation et la mise au point d'un cœur d'électrolyseur fonctionnant à 500-600°C.
La recherche portera sur :
• la mise au point d'électrodes avec des matériaux favorisant le transfert électronique, et ayant de faibles surtensions grâce à l'élaboration d'une structure poreuse.
• la mise au point de l'assemblage électrolyte/électrode avec une bonne densification de l'électrolyte à l'interface électrode/électrolyte pour éviter l'électrolyse interne et minimiser les résistances de contact tout en conservant une bonne résistance thermomécanique.
Les travaux conduiront à la réalisation d'une cellule d'électrolyse modèle.
Le partenariat pluridisciplinaire, ciblé ici, entre les labos CNRS, AREVA NP et SCT devrait permettre de mener à bien ce projet, avec une valorisation industrielle des recherches proposées.