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Production renouvelable et gestion de l'électricité (PROGELEC) 2011
Projet AITOILES

Assemblages membrane électrodes InnovanTs pour l’électrOlyse PEM de l’eau couplée aux énergIes renouvelabLES

Le projet AITOILES regroupe cinq acteurs majeurs de la production française d’hydrogène par électrolyse PEM de l’eau. Il a pour objectif de développer et d’évaluer les potentialités de concepts très novateurs au niveau des composants de cœurs d’électrolyseurs PEM utilisés pour la production d’hydrogène électrolytique afin d’augmenter les rendements de production d’hydrogène tout en réduisant les coûts de ses composants.
La réduction voire la suppression des teneurs en métaux nobles dans les couches électroactives est un élément important de réduction des coûts. Une première approche consistera, côté anodique, à développer des catalyseurs bi ou trimétalliques, avec insertion d’éléments non nobles moins onéreux. Différentes méthodes de synthèse seront utilisées par le laboratoire CNRS du LACCO à Poitiers pour atteindre cet objectif. Une seconde approche consistera à développer des catalyseurs non-conventionnels. Des composés à base de macromolécules métalliques développés par l’université d’Orsay – Paris sud et CETH2 seront ainsi utilisés comme catalyseurs des réactions de dégagement d’oxygène ou d’hydrogène.
Un autre objectif du projet AITOILES sera d’augmenter la pureté de l’hydrogène produit. Des matériaux alternatifs aux membranes perfluorosulfonées conventionnelles de type Nafion® seront développées par le CEA - Le Ripault (Tours). Le projet prévoit notamment l’étude de membranes nanocomposites lamellaires et de membranes hybrides phosphonées.
Tous ces matériaux innovants seront utilisés pour fabriquer des assemblages membrane électrodes (AME) à l’aide de procédés d’impression maîtrisés par le CEA-LITEN (Grenoble) Des encres catalytiques seront préparées et leur composition sera optimisée. Différents procédés d’impression industriels seront utilisés pour déposer ces encres sur les membranes. Ce travail s’appuira sur un savoir faire déjà solidement établi au sein du Consortium dans le domaine des PEMFC en matière de procédés de fabrication.
Des AME totalement innovants, performants et à bas coûts pourront alors être fabriqués puis caractérisés lors d’essais d’électrolyse de l’eau par les différents partenaires en monocellule selon des protocoles précis. Les composants développés ne devront pas seulement être performants mais aussi endurants pour des applications de couplage aux énergies renouvelables. Des essais de durabilité (>1000 h) sont ainsi prévus dans le projet par CETH2 et HELION. Les protocoles de test devront également permettre de simuler des profils de courant produit par des sources d’énergie intermittentes (photovoltaïques ou éoliennes) afin d’étudier le comportement des composants dans des applications correspondant au couplage direct des électrolyseurs à ces sources d’énergie alternatives. Des études de dégradation des composants à différentes échelles: sollicitations mécaniques des membranes, cyclages des catalyseurs, étude de la pureté de l’eau sur les cœurs d’électrolyseurs seront également réalisées au cours du projet AITOILES
Enfin, la réalisation d’essai en grande surface par CETH2 permettra d’évaluer et de démontrer la faisabilité de la mise à l’échelle pré industrielle des composants et des procédés de fabrication développés dans le projet.

Partenaires

LaCCO CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE POITOU-CHARENTES

CETH2 CETH

CEA/LITEN COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES - CENTRE DE GRENOBLE

HELION HELION

UPS/ICMMO UNIVERSITE DE PARIS XI [PARIS- SUD]

Aide de l'ANR 1 086 403 euros
Début et durée du projet scientifique novembre 2011 - 36 mois

 

Programme ANR : Production renouvelable et gestion de l'électricité (PROGELEC) 2011

Référence projet : ANR-11-PRGE-0001

Coordinateur du projet :
Monsieur Eric MAYOUSSE (COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES - CENTRE DE GRENOBLE)
eric.mayousse@nullcea.fr

 

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L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.