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De la production d'hydrogène à sa valorisation énergétique
- Analyse et amélioration des performances et de la durée de vie de systèmes électrochimiques telles que les piles à combustible et électrolyseurs à membrane, les piles alcalines et à borohydrures direct ainsi que les batteries à fluxcontinu (redox flow batteries)
- Compression électrochimique et compression par adsorption-désorption de l’hydrogène
- Caractérisation électrique des supercapacités
- Production d’hydrogène par électrolyse
- Fabrication d’électrodes pour piles à combustible par dépôt par spray
Spécificités
- Expertise scientifique des phénomènes de transferts de charge, de chaleur et de matière ainsi que des conditions de vieillissement des matériaux
- Instrumentation fine et en temps réel de cellules – piles segmentées
- Développement de bancs d’essais
- Développement d’architectures innovantes
Secteurs d'application
- Transports
- Habitat et équipements électroportatifs
Mots-clés
- Hydrogène
- Convertisseurs électrochimiques
- Piles à combustible PEMFC, électrolyseurs PEMWE, piles alcaline SAFC, piles à borohydrure direct DBFC, batteries à flux continu (RFB), supercapacités (SC), compression/purification électrochimique de l’hydrogène
- Piles instrumentées et segmentées
- Caractérisations in-situ et ex-situ
- Performance
- Vieillissement
- Réalisation de cellules électrochimiques instrumentées et segmentées permettant d’appliquer localement et in-situ la plupart des outils électrochimiques : courbes de polarisation, spectroscopie d’impédance électrochimique, voltamétrie cyclique, mesure des surfaces électrochimiques actives, des potentiels d’électrodes, des résistances ioniques, de la perméation à l’hydrogène, de températures, de pressions, etc.
- Développement de modèles pour l’analyse fine des données expérimentales et l’identification de paramètres caractéristiques
- Analyse des phénomènes de dégradations et développement de méthodes de contrôles pour les limiter
- Réalisation d’électrodes : standards, innovantes à teneur réduite ou sans platine
- Fabrication d’assemblages membrane-électrodes
- Caractérisation des membranes : paramètres de transport de l’eau et des charges, vieillissement
- Nouvelles architectures de cellule et de stack de pile à membrane polymère, hybridation
- 10 bancs de tests multi-instrumentés et pilotés pour mono-cellules (segmentées ou non) de faible puissance installés dans 4 box d’expérimentation climatisés et sécurisés permettant la réalisation d’expérimentations 7j/7j et 24h/24h
- 1 banc de compresseur d’hydrogène haute pression par adsorption-désorption jusqu’à 700 bars
- Appareils pour la confection d’assemblage membrane-électrodes (par spray pour la fabrication d’électrodes, découpe laser, presse chauffante)
Projet de maturation Thermistack soutenu par la SATT Grand Est (Sayens)
Le projet de maturation Thermistack (2018-2019) visait à valoriser un brevet du LEMTA (WO/2014/060198. 2014) pour développer un prototype de stack PEMFC de 5 kW selon une architecture innovante permettant de limiter les dégradations par un contrôle thermique différencié des anodes et de cathodes. Cette architecture pourrait répondre à des besoins de production d’énergie stationnaire (par exemple petit bâtiment collectif BBC).
Monocellule Thermistack
Prototype de compresseur d’hydrogène par adsorption-désorption
Système de compression sans élément mécanique en mouvement, capable de porter de l’hydrogène jusqu’à 700 bar par cyclesd’adsorption-désorption sur des charbons actifs à très grande surface spécifique. Étude doctorale de Giuseppe Sdanghi réalisée dans le cadre du projet LUE Impact ULHyS.
Prototype de compresseur d’hydrogène
par adsorption-désorption atteignant 700 bar
Pile segmentée dans le cadre d’une collaboration avec Bosch
Dans le cadre du projet LUE Impact ULHyS, deux études doctorales ont débutées en 2019 dans le cadre d’une collaboration entre Bosch – Stuttgart et le LEMTA. L’évaluation expérimentale et la validation de modèles de transport de masse sera confrontées pour des piles à combustibles PEM pour une application transport.
Vue CAO de la pile segmentée multi-instrumentée
Jérôme Dillet
jerome.dillet@univ-lorraine.fr
03 72 74 42 37
LEMTA
2 avenue de la Forêt de Haye
BP 90161
54505 VANDOEUVRE-LÈS-NANCY CEDEX