optimisation Des Jonctions ANode/électrolyte et cathode/électrolyte des Générateurs d'hydrOgène par électrolyse de la vapeur d'eau – DJANGO

Le projet DJANGO porte sur l’Electrolyse de la Vapeur d’eau à Haute Température (EVHT ou EHT). Cette technologie est très prometteuse grâce à son rendement élevé mais elle présente cependant un inconvénient majeur qui retarde l’émergence de cette technologie. En effet les cellules électrochimiques actuellement utilisées présentent un taux de dégradation (variation de la tension divisée par la tension initiale, de 2 ou 3 %/1000h pour les meilleures cellules commerciales) supérieur à l’objectif (<1%/1000h) qui permettrait de rendre ces systèmes compétitifs par rapport à des technologies plus matures comme l’électrolyse alcaline. Le projet DJANGO se concentre donc sur cette problématique. Il vise à concevoir, élaborer et tester une cellule électrochimique composée d’électrodes H2 et O2 optimisées d’un point de vue composition et microstructure, afin d’atteindre l’objectif souhaité en termes de vieillissement. Pour cela, une cellule complète dont la fabrication est déjà maitrisée par un des partenaires (CEA), et présentant des performances initiales très élevées, servira de base. Par ailleurs, une électrode O2 innovante de type nickelate de terre rare développée par l’ICMCB, partenaire du projet, et très prometteuse en mode EHT, sera également évaluée. La température nominale de fonctionnement étudiée dans le projet est 800 °C. Pour chaque électrode développée, la microstructure et les mécanismes électrochimiques élémentaires seront finement étudiés, par MEB, MET, DRX, puis spectroscopie d’impédance, voltampérométrie, chronopotentiométrie …etc. Une reconstruction 3D de ces électrodes, couplée à une modélisation à l’échelle locale des mécanismes électrochimiques associés, permettra de mettre en évidence les points critiques limitant les performances dans le temps de ces électrodes. Ces résultats serviront de guide aux élaborateurs en termes de morphologie et de matériaux des électrodes idéales à élaborer. A mi-projet, une cellule électrochimique composée de ces électrodes optimisées sera alors fabriquée à l’échelle laboratoire (<25cm²), puis caractérisée avant et après vieillissement afin de valider que le gain attendu en terme de vieillissement ait bien été obtenu. Le transfert à l’échelle 1 (100 cm²) sera également réalisé dans le projet par un industriel (CTI), afin de prendre en compte le plus tôt possible les exigences et les difficultés supplémentaires liées à ce changement d’échelle, dans l’optique d’une industrialisation future de systèmes d’électrolyse haute température