Alors que le gouvernement vient d\u2019allouer 1,9 milliard d\u2019euros pour le d\u00e9veloppement de la fili\u00e8re hydrog\u00e8ne en France, le LEPMI*, qui est le labo d\u2019\u00e9lectrochimie de r\u00e9f\u00e9rence fran\u00e7ais, contribue \u00e0 plusieurs projets cibl\u00e9s. Que ce soit pour la production ou le stockage d\u2019\u00e9lectricit\u00e9, l\u2019hydrog\u00e8ne est une mol\u00e9cule encore sous-exploit\u00e9e. Alors que le potentiel hydro\u00e9lectrique fran\u00e7ais est satur\u00e9 et que les batteries seront insuffisantes, il repr\u00e9sente en particulier une solution id\u00e9ale pour relever le d\u00e9fi du stockage de l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 issue des \u00e9nergies renouvelables intermittentes ou du surplus d\u2019origine nucl\u00e9aire.
\nPar le biais de son Plan Hydrog\u00e8ne, le gouvernement vient d\u2019allouer un budget de 8,3 milliards d\u2019euros sur dix ans pour soutenir le d\u00e9veloppement de cette fili\u00e8re en France et ne pas rater le virage industriel du vecteur hydrog\u00e8ne. Dans le cadre de ce plan, une dizaine de Programmes et \u00c9quipements Prioritaires de Recherche (PEPR) a \u00e9t\u00e9 lanc\u00e9e, parmi lesquels le PEPR \u00ab hydrog\u00e8ne d\u00e9carbon\u00e9 \u00bb qui a pour vocation de soutenir des activit\u00e9s de R&D amont au plus haut niveau mondial, en support aux industriels de la fili\u00e8re et r\u00e9pondant aux priorit\u00e9s d\u00e9finies dans le cadre de la strat\u00e9gie nationale. Sept projets cibl\u00e9s ont d\u00e9j\u00e0 \u00e9t\u00e9 identifi\u00e9s et sont en cours de lancement. Parmi eux, le projet \u00ab PEMFC 95 \u00bb, coordonn\u00e9 par Marian Chatenet, professeur \u00e0 Grenoble INP \u2013 Phelma, UGA et chercheur au LEPMI. L\u2019objectif du projet PEMFC 95 est de concevoir des cellules de PEMFC (Pile \u00e0 combustible \u00e0 membranes \u00e9changeuses de protons) capables de fonctionner dans des conditions compatibles avec la mobilit\u00e9 lourde, en g\u00e9rant mieux la perte de chaleur. \u00ab En g\u00e9n\u00e9ral, quand une pile fonctionne, 50% de l\u2019\u00e9nergie est perdue sous forme de chaleur, explique Marian Chatenet. Or, plus la temp\u00e9rature est \u00e9lev\u00e9e, plus la chaleur est facile \u00e0 valoriser, et m\u00eame, \u00e0 dissiper. On a donc tout int\u00e9r\u00eat \u00e0 augmenter la temp\u00e9rature de fonctionnement des piles, afin de r\u00e9duire la taille des radiateurs de refroidissement. \u00bb Actuellement les radiateurs des piles fonctionnant \u00e0 70-80\u00b0C font \u00e0 peu pr\u00e8s la taille du stack. En montant \u00e0 95\u00b0C, on peut esp\u00e9rer r\u00e9duire d\u2019un facteur deux la taille de ce dernier, ce qui engendrerait une diminution non n\u00e9gligeable de l\u2019encombrement total du syst\u00e8me pile.<\/p>\n
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15 degr\u00e9s qui font toute la diff\u00e9rence<\/strong><\/p>\n Cependant, faire monter la temp\u00e9rature de fonctionnement des piles de 15\u00b0C implique bon nombre de ruptures technologiques : \u00e0 cette temp\u00e9rature, l\u2019eau n\u2019est plus tout \u00e0 fait liquide, les mat\u00e9riaux se d\u00e9t\u00e9riorent de mani\u00e8re diff\u00e9rente et plus rapidement, et toute la fluidique doit \u00eatre revue. Un vrai saut dans l\u2019inconnu ! \u00ab Il y a \u00e9norm\u00e9ment de travail pour d\u00e9velopper de nouveaux mat\u00e9riaux, souligne Marian Chatenet. Dans le projet PEMFC 95, on planche sur de nouveaux mat\u00e9riaux pour les membranes et les \u00e9lectrodes. On veut \u00e0 la fois de la performance et de la durabilit\u00e9 ! \u00bb Quand les mat\u00e9riaux seront au point, restera \u00e0 les assembler de mani\u00e8re optimis\u00e9e, et \u00e0 r\u00e9aliser les tests en conditions r\u00e9elles \u00e0 95\u00b0C. Tout ceci, bien s\u00fbr, tout en consid\u00e9rant la question du recyclage, de la valorisation et du cycle de vie du dispositif, afin de s\u2019assurer que la nouvelle pile ne soit pas une aberration \u00e9cologique et environnementale. Outre la mobilit\u00e9 lourde, adress\u00e9e par le projet PEMFC 95 mais aussi le projet Durasys Pack dans lequel est \u00e9galement impliqu\u00e9 le LEPMI, une autre th\u00e9matique des projets du PEPR est le stockage de l\u2019hydrog\u00e8ne de mani\u00e8re fiable, s\u00fbre et efficace. Enfin, le couplage de la production d\u2019hydrog\u00e8ne avec celle d\u2019\u00e9nergie nucl\u00e9aire est au c\u0153ur de nombreuses recherches. \u00ab La flexibilit\u00e9 de la production d\u2019\u00e9lectricit\u00e9 par une centrale nucl\u00e9aire reste limit\u00e9e en raison de la forte inertie du proc\u00e9d\u00e9. L\u2019id\u00e9e est donc d\u2019utiliser l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 produite en exc\u00e8s dans les centrales pour alimenter des \u00e9lectrolyseurs \u00e0 haute temp\u00e9rature et produire de l\u2019hydrog\u00e8ne. \u00bb Dans les centrales, une grosse partie de l\u2019\u00e9nergie est en outre dissip\u00e9e sous forme de chaleur. En faisant de l\u2019\u00e9lectrolyse \u00e0 haute temp\u00e9rature, on pourrait utiliser la chaleur fatale des centrales comme source d\u2019\u00e9nergie non n\u00e9gligeable pour d\u00e9composer la mol\u00e9cule d\u2019eau dans des \u00e9lectrolyseurs \u00e0 oxydes solides, et ainsi, faire d\u2019une pierre deux coups ! Quelques ann\u00e9es de recherche sont encore n\u00e9cessaires pour parvenir \u00e0 ce r\u00e9sultat.<\/p>\n *CNRS, Grenoble INP \u2013 UGA, UGA, Universit\u00e9 Savoie Mont-Blanc<\/p>\n