Description du projet
Une technologie à haute pression rentable pour l’électrolyse de l’eau
La production directe d’hydrogène sous haute pression à partir du fractionnement électrolytique de l’eau est susceptible de permettre des économies d’énergie significatives par rapport à la compression de gaz en aval. Le projet ADVANCEPEM, financé par l’UE, concevra un électrolyseur innovant à membrane électrolyte polymère (polymer electrolyte membrane, PEM) capable de produire de l’hydrogène à haute pression (200 bars) et de réduire la consommation d’énergie après compression. Il travaillera également sur une technologie rentable qui facilitera l’application à grande échelle des électrolyseurs à PEM. ADVANCEPEM élaborera des membranes polymères Aquivion® renforcées offrant une conductivité améliorée, une température de transition vitreuse élevée et une cristallinité accrue, tout en étant capables de résister à des pressions différentielles élevées. Enfin, il contribuera à la réduction des coûts d’investissement en minimisant les matières premières essentielles, en développant des plaques bipolaires à revêtement peu coûteux et en faisant fonctionner l’électrolyseur à un taux de production élevé.
Objectif
Direct production of highly pressurised hydrogen from electrolytic water splitting can allow saving relevant amounts of energy compared to down-stream gas compression. The aim of this project is to develop a novel polymer electrolyte membrane (PEM) electrolyser able to produce hydrogen at very high pressure (200 bar) thus reducing the post-compression energy consumption. Another goal is to develop a cost-effective technology allowing to achieve large-scale application of PEM electrolysers. A significant reduction of capital costs is achieved by critical raw materials minimisation, developing cheap coated bipolar plates and operating the electrolyser at a high production rate while assuring high efficiency (about 80% vs. HHV) and safe operation. ADVANCEPEM aims at developing a set of breakthrough solutions at materials, stack and system levels to increase hydrogen pressure to 200 bar and current density to 5 A cm-2 for the base load, while keeping the nominal energy consumption <50 kWh/kg H2. Reinforced Aquivion® polymer membranes with enhanced conductivity, high glass transition temperature and increased crystallinity, able to withstand high differential pressures, are developed for this application. The approach is to operate the innovative membrane at high temperature 90-120 °C under high pressure to allow increasing energy efficiency. To mitigate hydrogen permeation to the anode and related safety issues, efficient recombination catalysts are integrated both in the membrane and anode structure. The new technology is validated by demonstrating a high-pressure electrolyser of 50 kW nominal capacity with a production rate of about 24 kg H2/day in an industrial environment. The project will deliver a techno-economic analysis to assess reduction of the electrolyser CAPEX and OPEX. The consortium comprises an electrolyser manufacturer, membrane and catalyst supplier, an MEA developer and an end-user for demonstrating the system.
Champ scientifique
Mots‑clés
Programme(s)
- HORIZON.2.5 - Climate, Energy and Mobility Main Programme
Régime de financement
HORIZON-JU-RIA - HORIZON JU Research and Innovation ActionsCoordinateur
00185 Roma
Italie