Production verte d’hydrogène, sans recours à des ressources rares
Le projet HYScale(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par l’UE, redéfinit la production d’hydrogène vert. Il a réussi à mettre au point des matériaux très performants qui réduisent la dépendance à l’égard des matières premières critiques et des produits chimiques synthétiques appelés substances per- et polyfluoroalkyles (PFAS). L’hydrogène vert est une source d’énergie durable et polyvalente qui peut jouer un rôle crucial dans la décarbonisation des secteurs européens à forte consommation d’énergie. Toutefois, des obstacles tels que le coût, la durabilité, l’efficacité et la rareté des ressources doivent être surmontés avant qu’elle ne soit largement adoptée. HYScale a relevé ce défi. Comme le décrit un article(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) publié sur le site web du projet: «HYScale est ... en train de faire passer à l’échelle industrielle des matériaux innovants à haute performance qui réduisent la dépendance à l’égard des ressources rares, sans compromettre la performance ou l’efficacité.» Le projet a permis de remplacer les matières premières critiques et les PFAS traditionnellement utilisés dans les électrolyseurs d’eau à membrane échangeuse d’anions (MEA), une technologie employée pour la production d’hydrogène. Au lieu de cela, il propose une alternative plus économique et plus respectueuse de l’environnement - le premier prototype d’électrolyseur MEA de 100 kW à un seul étage. Les essais ont montré que les nouveaux matériaux développés par HYScale peuvent être mis à l’échelle sans compromettre les performances. «Les applications à grande échelle donnent désormais des résultats qui correspondent à ceux obtenus lors des essais à petite échelle sur des cellules uniques en laboratoire, ce qui constitue une étape cruciale sur la voie de la mise en œuvre dans le monde réel», indique l’article. Le projet «se rapproche ainsi de l’intégration de la pile dans un système d’électrolyse entièrement fonctionnel». HYScale vise des dépenses d’investissement de 400 EUR/kW et avance à grands pas vers la validation industrielle.
Pour en arriver là
Pour passer à un système d’électrolyseur complet, l’équipe de HYScale a d’abord dû optimiser les composants individuels des cellules. Les chercheurs ont entrepris d’affiner les catalyseurs, les membranes et les couches de transport poreuses dans des cellules de petite surface afin de garantir l’efficacité, la durabilité et le fonctionnement à long terme de chaque composant. Le partenaire du projet, le Conseil national de la recherche italien (CNR), a étudié l’influence du substrat utilisé pour l’électrode. Les scientifiques ont également analysé le type de couche de transport poreuse, conçue et fabriquée par le partenaire belge du projet, Bekaert. Le coordinateur du projet, CENmat, a fourni des substrats enduits de catalyseur en utilisant des catalyseurs sans matières premières critiques très performants. Le CNR et son partenaire allemand DLR ont effectué des tests approfondis pour évaluer les performances et la stabilité des composants. Pour atteindre les objectifs d’évolutivité, l’équipe du projet a également mis au point une cellule de grande surface. La conception intègre des solutions spécialisées pour les cadres, les couches d’étanchéité et de transport, et a été optimisée pour minimiser les étapes d’usinage. Une conception sans champ d’écoulement a également été adoptée. Nicola Briguglio, chercheur au CNR, explique: «La décision ... a été motivée par la nécessité de simplifier l’architecture de la pile courte MEA et de réduire la complexité de la fabrication. En outre, l’élimination du champ d’écoulement réduit l’épaisseur totale de la pile et facilite une conception plus compacte et plus légère, ce qui est bénéfique pour l’intégration et la mise à l’échelle du système.» Les essais sont maintenant en cours dans le cadre de la phase de courte durée. HYScale (HYSCALE - ECONOMIC GREEN HYDROGEN PRODUCTION AT SCALE VIA A NOVEL, CRITICAL RAW MATERIAL FREE, HIGHLY EFFICIENT AND LOW-CAPEX ADVANCED ALKALINE MEMBRANE WATER ELECTROLYSIS TECHNOLOGY) travaille à l’intégration de la pile dans un système d’électrolyse entièrement fonctionnel, jetant les bases de systèmes d’électrolyse plus efficaces qui rapprochent l’Europe de ses objectifs en matière de climat. Pour plus d’informations, veuillez consulter: site web du projet HYScale(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre)
