PEPR-Hydrogène décarboné : de nouveaux projets retenus

Piloté scientifiquement par le CEA et le CNRS, le PEPR-H2 (Programme et Equipement Prioritaire de Recherche sur l’hydrogène décarboné) vient de dévoiler les 7 projets de R&D et l’équipement d’excellence (équipex) qu’il a retenus.

Le PEPR Hydrogène décarboné a pour vocation de soutenir des activités de R&D amont au plus haut niveau mondial, en support aux industriels de la filière hydrogène et répondant aux priorités définies dans le cadre de la stratégie nationale. Après une phase de discussion avec l’Etat, qui s’est appuyé sur une large consultation de la communauté, sept grands projets ont été identifiés. D’une durée de 5 à 6 ans, ces projets sont portés par des équipes de chercheurs reconnues dans le domaine de la production, du stockage, du transport et de la conversion de l’hydrogène.

Voici la liste des lauréats :

1-Dans le domaine de la production d’hydrogène (électrolyse haute température de l’eau, conformément aux termes de la stratégie nationale hydrogène)

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 tout en restant à coûts maîtrisés. Des cellules de taille industrielles (200 cm²) seront fabriquées et testées. L’objectif est de faire la démonstration que ces cellules céramiques présentent un taux de dégradation divisé par un facteur 5 par rapport à l’état de l’art (de 0.7 % / 1000 h) dans la plage 750-850 °C ;

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 » (de l’ordre de la dizaine de cm²), qui permet d’extrapoler les propriétés obtenues à celles de la future cellule de taille industrielle.
L’objectif est de faire la démonstration que les cellules céramiques présentent un taux de dégradation < 2% / 1000 h à 600 °C ;

2-Dans le domaine du stockage (gaz pressurisé et solide, la voie stockage en milieu liquide sera explorée dans le cadre de l’appel à projets) et du transport de l’hydrogène

SOLHYD s’intéresse au stockage stationnaire dans des milieux solides, qui présente des avantages majeurs en termes de compacité et de sécurité, en s’appuyant sur des outils numériques et le « machine learning », pour identifier les compositions les plus prometteuses. L’objectif est de 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 hautes pressions. 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. L’objectif :est d’identifier les matériaux capables d’entraîner une baisse de 20 % de l’empreinte carbone des réservoirs commercialisés aujourd’hui ;

3-Dans le domaine de la conversion de l’hydrogène

PEMFC95 ambitionne de développer des piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) capable de fonctionner à une température stabilisée de 95 °C contre 80 °C aujourd’hui. L’élévation de température permettra d’alimenter la PEMFC en hydrogène moins pur mais sans baisse de performances. Un gain de puissance et une diminution de coût sont également attendus. L’objectif est de faire la démonstration d’une monocellule de 25 cm² puis d’un mini-stack, fonctionnant dans des conditions opératoires compatibles de type « European automotive conditions » ;

DURASYS-PAC se concentre 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 (tolérance aux défauts, aux cyclages et au démarrage à froid) et en proposant des stratégies pour les éviter. Des protocoles fiables de vieillissement accélérés seront développés à l’échelle du stack et du système. L’objectif est de développer des PAC basse température avec un démarrage en moins de 30 secondes sous une température de -30 °C, et une durabilité supérieure à 24 000 h pour la mobilité lourde ;

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. Les investigations se déclineront à l’échelle des matériaux, des cellules, des stacks, jusqu’aux systèmes. L’objectif est de réaliser 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.

Par ailleurs, un projet d’équipex (équipement d’excellence) dédié aux tests de performance et vieillissement des piles à combustibles basse température, réparti entre deux sites à Toulouse et Belfort, est venu compléter la structuration de la filière. Il s’agit de l’équipement DurabilitHY. Il 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 sur l’hydrogène.

*Le PEPR-H2 bénéficie d’un investissement de 80 millions d’euros dans le cadre du plan d’investissement France 2030, afin d’accompagner la stratégie nationale sur l’hydrogène.

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A propos de l'auteur

Laurent Meillaud

Laurent Meillaud

Journaliste automobile depuis plus de 30 ans, suivant les évolutions technologiques, je m'intéresse aussi aux énergies alternatives, dont l'hydrogène que je suis depuis 20 ans. J'ai co-écrit un ouvrage à ce sujet en 2007 avec Pierre Beuzit, ancien patron de la R&D chez Renault. Je collabore également depuis 2016 à la newsletter de France Hydrogène.

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