Le projet UNICORN cherche à développer un électrolyseur PEM avec des performances accrues, des CAPEX réduits et une durabilité accrue

Jun 15, 2023

Un projet de 2,94 millions d'euros coordonné par SINTEF vise à développer et à démontrer une pile d'électrolyseurs à membrane échangeuse de protons (PEM) avec des performances accrues, des CAPEX réduits et une durabilité accrue par rapport aux systèmes d'électrolyseurs PEM actuels.

Les participants avec SINTEF au projet UNICORN (« Unlocking the Full Potential of Electrolysis with Next-Generation Proton Exchange Membrane Stacks ») sont Hystar (partenaire industriel, Norvège), Alleima (partenaire industriel, Suède), les instituts de recherche de Suède (RISE) (recherche organisation, Suède), Ionomr Innovations Inc. (partenaire industriel, Canada), The French Corrosion Institute (organisme de recherche, France), Université de Montpellier/CNRS (institut académique, France).

Dans le processus PEMWE (PEM Water Electrolysis), l’eau est convertie en oxygène gazeux et en protons du côté anodique de la membrane. Ces protons se déplacent à travers la membrane vers la cathode où ils réagissent avec les électrons pour produire de l'hydrogène gazeux. Cet hydrogène peut ensuite être transporté dans des pipelines, stocké dans des réservoirs et utilisé dans l'industrie ou les transports. Figure : SINTEF

Dans ce projet, une pile de 40 kW contenant des composants nouveaux, au-delà de la pointe de la technologie, sera construite et testée pendant 2 000 heures de fonctionnement.

Le projet vise à remplacer les coûteuses plaques bipolaires en titane (BPP) revêtues de métaux du groupe du platine (PGM) par de l'acier inoxydable revêtu à faible coût ; réduire la quantité d'iridium utilisée dans la couche de catalyseur à la moitié de la norme commerciale actuelle ; et éliminer l'utilisation de composés fluorés dangereux, en particulier de matériaux à base d'acide perfluorosulfonique (PFSA), dans les couches de membrane et de catalyseur.

Les innovations seront testées dans un premier temps à l'échelle du laboratoire avant d'être généralisées avec l'aide des partenaires industriels du projet.

Le projet devrait démarrer le 1er novembre 2023 et durera trois ans.

Arrière-plan. Il existe aujourd’hui deux principaux types d’électrolyse : alcaline et PEM (Proton Exchange Membrane). Par rapport à l'électrolyse alcaline traditionnelle, les électrolyseurs PEM ont des performances plus élevées et peuvent répondre à des changements rapides d'alimentation électrique, ce qui les rend adaptés au couplage avec des sources d'énergie renouvelables, selon le SINTEF.

Cependant, le principal inconvénient du PEMWE est qu’il a besoin de matériaux rares et coûteux pour surmonter les conditions d’exploitation difficiles tout en produisant des gaz de haute qualité en toute sécurité.

Les systèmes PEMWE commerciaux d'aujourd'hui reposent tous sur des matériaux qui entraînent un coût élevé pour l'électrolyseur et ont été identifiés comme des matières premières critiques ou des matériaux présentant des problèmes de durabilité/environnement. Ces matériaux sont des catalyseurs et des revêtements protecteurs en métaux nobles, des plaques bipolaires à base de titane et des membranes à base d'acide sulfonique perfluoré (PFSA).

Dans les piles d'électrolyseurs du projet, la matière première critique, le titane, est remplacée par de l'acier inoxydable et la charge en iridium est réduite de 50 %. De plus, le remplacement des membranes fluorées améliorera la durabilité, en permettant une production d'hydrogène plus respectueuse de l'environnement, à un coût considérablement réduit.

Publié le 28 août 2023 dans Hydrogène, Production d'hydrogène, Contexte du marché, Matériaux | Lien permanent | Commentaires (0)