De l'hydrogène de piles à combustible améliorées couplé à des sources d'énergie renouvelable
Répondre à la demande énergétique actuelle d'une manière durable qui minimise la dépendance du marché des combustibles fossiles volatils et ses émissions associées est l'un des défis clés du XXIe siècle. Toutefois, pour assurer l'utilisation la plus efficace des surcapacités en production d'électricité à partir de sources d'énergie renouvelable pour électrolyser l'eau et produire de l'hydrogène d'une grande pureté, des défis doivent être relevés au niveau des coûts, des performances, de la stabilité et de l'efficacité des piles à combustible de la membrane d'électrolyte polymère. Le projet financé par l'UE ELECTROHYPEM (Enhanced performance and cost-effective materials for long-term operation of PEM water electrolysers coupled to renewable power sources) a été mis sur pied pour soutenir les applications résidentielles étendues et une infrastructure de production d'hydrogène décentralisée. L'initiative portait sur des électrocatalyseurs bon marché, des électrodes de métal noble à faible chargement et un développement de membrane solide. Les électrolytes polymères développées par les partenaires comprenaient des ionomères perfluorosulfonés stabilisés chimiquement et des membranes d'hydrocarbures sulfonées, ainsi que leurs composites avec des charges organiques. Les objectifs de ces membranes étaient une conductivité d'ions élevée, une plage de température de fonctionnement élevée (jusqu'à 150°C) et une meilleure résistance que les membranes traditionnelles. Ils ont également inclus une dégradation mécanique moindre sous fonctionnement à haute pression. Des électro-catalyseurs à évolution d'hydrogène soutenus et à évolution d'oxygène d'oxydes mixtes de taille nanométrique de métal noble à faible charge ont également été développés avec de nouveaux électro-catalyseurs d'évolution d'oxygène non précieux. De grands ensembles membrane-électrode basés sur ces composants ont été validés dans les prototypes d'électrolyseur de membrane d'électrolyse polymère. L'ensemble était intégré dans un système et évalué en termes de durabilité dans des conditions de fonctionnement stables ainsi qu'en présence des profils actuels simulant des conditions intermittentes. ELECTROHYPEM a abordé tous les obstacles actuels à un usage commercial étendu des systèmes associant les RES à l'électrolyse d'eau pour la production d'hydrogène. Les nouvelles membranes et électro-catalyseurs amélioreront grandement les performances et la durabilité tout en réduisant les coûts.
Mots‑clés
Sources d'énergie renouvelable, électrolyse, hydrogène, piles à combustible à membrane d'électrolyte polymère, ELECTROHYPEM, électrocatalyseurs, ionomères perfluorosulphonates, membranes d'hydrocarbures sulfonées, ensembles membrane-électrode
