Energie
Projet Unicorn : un électrolyseur PEM moins cher et plus performant
Mis à jour le 24.10.2023 à 12:25
Crédit photo : Thor Nielsen / SINTEF
Laboratoire norvégien de recherche, Sintef coordonne le projet Unicorn qui doit permettre de développer un électrolyseur à membrane échangeuse de protons (PEM) aux performances accrues et aux coûts de fabrication réduits. Réunissant une vingtaine d’acteurs de la filière et mobilisant 2,94 millions d'euros sur trois ans, Unicorn doit notamment valider la faisabilité du remplacement des coûteuses plaques bipolaires en titane par de l'acier inoxydable.
Il existe aujourd’hui deux principaux types d’électrolyse qui permettent la production d’hydrogène : alcaline et à membrane échangeuse de protons dite PEM (pour Proton Exchange Membrane). Si les électrolyseurs PEM sont les plus performants, ils présentent deux inconvénients majeurs.
Fabriqués en partie à partir de métaux rares (notamment du titane et de l’iridium), ils sont onéreux à produire et leur coût d’exploitation est élevé car leur durabilité est réduite. A cela s’ajoute l’impact environnemental des métaux qui les composent et se traduit par un bilan carbone peu flatteur. Certes, dans le processus PEM, l’eau est convertie en oxygène gazeux et en protons puis, après passage dans la membrane et interaction avec la cathode, en hydrogène gazeux qui lui est « eco-friendly » ; mais néanmoins la technologie doit, de ce fait, rapidement évoluer pour offrir un modèle économiquement et environnementalement pertinent.
Premières pistes explorées : remplacer les coûteuses plaques bipolaires en titane par de l'acier inoxydable revêtu, réduire la quantité d'iridium utilisée dans la couche de catalyseur de moitié et éliminer l'utilisation de composés fluorés dangereux.
Les innovations seront testées dans un premier temps en laboratoire, avant un test à échelle réelle avec l'aide des partenaires industriels. Un électrolyseur de 40 kW contenant des composants nouveaux sera construit et testé pendant 2 000 heures.
Il existe aujourd’hui deux principaux types d’électrolyse qui permettent la production d’hydrogène : alcaline et à membrane échangeuse de protons dite PEM (pour Proton Exchange Membrane). Si les électrolyseurs PEM sont les plus performants, ils présentent deux inconvénients majeurs.
Fabriqués en partie à partir de métaux rares (notamment du titane et de l’iridium), ils sont onéreux à produire et leur coût d’exploitation est élevé car leur durabilité est réduite. A cela s’ajoute l’impact environnemental des métaux qui les composent et se traduit par un bilan carbone peu flatteur. Certes, dans le processus PEM, l’eau est convertie en oxygène gazeux et en protons puis, après passage dans la membrane et interaction avec la cathode, en hydrogène gazeux qui lui est « eco-friendly » ; mais néanmoins la technologie doit, de ce fait, rapidement évoluer pour offrir un modèle économiquement et environnementalement pertinent.
Dans le processus PEM, l’eau est convertie en oxygène gazeux et en protons puis, après passage dans la membrane et interaction avec la cathode, en hydrogène gazeux
Réduire l'utilisation de métaux rares
C’est le cœur des travaux que va mener, à partir de novembre 2023 et pour trois ans, un consortium d’entreprises et de structures publiques coordonné par Sintef au sein du projet Unicorn (Unlocking the Full Potential of Electrolysis with Next-Generation Proton Exchange Membrane Stacks). Hystar (Norvège), Alleima (Suède), les instituts de recherche de Suède, Ionomr Innovations Inc. (Canada) et, pour la France, l’Institut de la Corrosion ainsi que l’Université de Montpellier/CNRS ; vont donc s’atteler à la réduction de la consommation de métaux rares.Premières pistes explorées : remplacer les coûteuses plaques bipolaires en titane par de l'acier inoxydable revêtu, réduire la quantité d'iridium utilisée dans la couche de catalyseur de moitié et éliminer l'utilisation de composés fluorés dangereux.
Les innovations seront testées dans un premier temps en laboratoire, avant un test à échelle réelle avec l'aide des partenaires industriels. Un électrolyseur de 40 kW contenant des composants nouveaux sera construit et testé pendant 2 000 heures.
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