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Hydrogène bas-carbone : sept projets sélectionnés pour consolider le leadership français

Par La Rédaction. Publié le 11 février 2022.
Hydrogène bas-carbone : sept projets sélectionnés pour consolider le leadership français
Crédit : Adobe Stock
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Le CEA et le CNRS ont dévoilé les sept projets retenus dans le cadre du Programme et Équipement Prioritaire de Recherche sur l’hydrogène décarboné (PEPR-H2).

Sept grands projets de R&D et un équipement d’excellence ont été identifiés par le CEA et le CNRS dans le cadre du PEPR-H2. D’une durée de cinq à six ans, ces projets sont portés par des équipes de chercheurs spécialisés dans les domaine de la production, du stockage, du transport et de la conversion de l’hydrogène.

Piloté par le CEA et le CNRS, le PEPR-H2 bénéficie d’un investissement de 80 millions d’euros issus du plan France 2030, afin d’accompagner la stratégie nationale sur l’hydrogène et le déploiement de ces solutions.

Production de l’hydrogène

Deux projets sont centrés sur la production d’hydrogène par électrolyse haute température de l’eau. Le premier, CELCER-EHT se penchera sur la nature des matériaux et les procédés de mise en œuvre des cellules céramiques, cœur des réactions électrochimiques générant l’hydrogène, pour augmenter leurs performances et ralentir leur vieillissement. Des cellules de taille industrielles (200 cm²) seront fabriquées et testées.

Le deuxième projet, PROTEC, s’intéresse aux cellules céramiques fonctionnant à plus basse température (500-600 °C), permettant de lever les verrous liés à la très haute température. Cette technologie de cellules étant à une échelle TRL basse, les démonstrateurs prévus en fin de projet seront d’une taille « quasi-industrielle », qui permet d’extrapoler les propriétés obtenues à celles de la future cellule de taille industrielle.

Stockage et transport de l’hydrogène

Les deux projets retenus couvrent deux façons de stockage : gaz pressurisé et solide. « La voie stockage en milieu liquide sera explorée dans le cadre de l’appel à projets », précise le CEA.

- SOLHYD porte son attention sur le stockage stationnaire dans des milieux solides en s’appuyant sur des outils numériques et le « machine learning », pour identifier les compositions les plus prometteuses. Ce projet vise « disposer de nouveaux matériaux capables de stocker plus de 3 % massique et plus de 71 gH2/L volumique (performances supérieures à la densité de l’hydrogène liquide) sous des conditions de température et de pression modérées ».

- HYPERSTOCK est dédié au stockage et transport de l’hydrogène par voie gazeuse et haute pression. Il vise à référencer des matériaux métalliques et non-métalliques en environnement sévère hydrogène. La connaissance des propriétés de ces matériaux permettra de limiter l’empreinte carbone des réservoirs hyperbares commercialisés aujourd’hui.

La conversion de l’hydrogène

Dans ce volet, trois projets ont été sélectionnés :

- PEMFC95 pour développer des piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) capables de fonctionner à une température stabilisée de 95 °C contre 80 °C aujourd’hui. Dans ce cas, « l’élévation de température permettra d’alimenter la PEMFC en hydrogène moins pur mais sans baisse de performances ».

- DURASYS-PAC se focalise sur l’amélioration de la durabilité des piles à combustible (PAC) basse température, en identifiant les conditions de fonctionnement dégradantes pour la cellule et le stack et en proposant des stratégies pour les éviter. Des protocoles fiables de vieillissement accélérés seront développés à l’échelle du stack et du système.

- FLEXISOC vise à explorer la flexibilité des cellules céramiques des piles à combustible haute température vis-à-vis du combustible utilisé comme par exemple des mélanges gazeux, voire des liquides. Objectif en vue : un démonstrateur de pile à combustible fonctionnant à 600 °C et présentant une tolérance au sulfure d’hydrogène (combustible de la PAC) multipliée par un facteur 5 par rapport à l’existant, tout en présentant des performances de rendements électrique et thermique comparables à celles obtenues aujourd’hui à 800 °C.

La durabilité des technologies hydrogène-énergie

Par ailleurs, les centres ont retenu un projet d’équipement d’excellence (équipex) dédié aux tests de performance et vieillissement des piles à combustibles basse température, réparti entre deux sites à Toulouse et Belfort.

L’EquipEX+ DurabilitHy vise à doter la recherche académique de moyens d’essais très performants pour l’étude de la durabilité des technologies hydrogène-énergie, avec un focus sur les piles à combustible et les électrolyseurs de forte puissance de type PEM (Proton Exchange Membrane) en conditions opératoires représentatives des applications visées : stationnaire (dont micro-réseaux intelligents), embarqué terrestre (véhicules légers, lourds, trains...) et aéronautique.
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