Un stockage plus sûr de l'hydrogène comprimé
Cela fait des années que l'on utilise des cylindres à haute pression pour stocker les gaz industriels dans des cuves métalliques. Récemment, l'hydrogène a été mis en avant dans le secteur des transports, en tant que carburant de remplacement à zéro rejet. Mais pour utiliser l'hydrogène dans les automobiles, il faut réduire le poids de la cuve de stockage tout en conservant sa fiabilité. Une solution actuellement explorée repose sur l'emploi de composites à base de fibre de carbone, légers et très résistants. Dans le cadre du projet HYCOMP (Enhanced design requirements and testing procedures for composite cylinders intended for the safe storage of hydrogen), des chercheurs ont comblé une lacune importante dans les données expérimentales disponibles, en évaluant le comportement de matériaux composites à base de carbone pendant leur durée de vie prévue. Les résultats d'HYCOMP ont apporté une base scientifique à l'élaboration de réglementations, codes et normes pour l'utilisation de cylindres en composites destinés au stockage de l'hydrogène comprimé. Ils faciliteront également la conception de tests pour l'assurance qualité de la fabrication et l'inspection en service. Les chercheurs ont en particulier utilisé des méthodes acoustiques pour caractériser les types de dégradations (ruptures des fibres, microfissures de la résine, etc.) et leur évolution dans le temps. Ils ont aussi évalué à l'échelle microscopique les effets de la pression et des conditions de l'environnement sur le taux d'accumulation des dégâts. Ces études posent les bases du développement d'un modèle numérique stimulant l'accumulation des dégâts jusqu'au point critique, quand l'accélération de la dégradation rend la structure instable et entraîne une rupture de la cuve. En parallèle, les chercheurs ont utilisé des méthodes de tests non destructifs pour surveiller le niveau des dégâts à l'échelle macroscopique. Ce travail expérimental visait à évaluer l'influence des paramètres des procédés de fabrication. Pour estimer les performances initiales de la cuve, les chercheurs ont mené en conditions contrôlées des tests de rupture et des tests de cycles. Les chercheurs ont conduit une analyse approfondie des données expérimentales afin de définir une liste de recommandations pour une conception en fonction des performances et pour des procédures de test. Ils ont également rédigé des recommandations sur l'assurance qualité de la fabrication, basées sur certains paramètres de traitement affectant les performances de la cuve. Avec une compréhension scientifique claire de l'accumulation des dégâts dans les cuves de stockage de l'hydrogène en composite à base de fibre de carbone, le prochain objectif de l'équipe HYCOMP sera de proposer des recommandations aux comités de normalisation. Les connaissances accumulées faciliteront l'adoption des techniques de stockage de l'hydrogène à haute pression.
Mots‑clés
Hydrogène gazeux, cuve de stockage, composites à base de fibre de carbone, HYCOMP, méthodes acoustiques, stockage de l'hydrogène à haute pression
