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Hydrogène pour le stockage électrique : Marian CHATENET, co-auteur d’une publication scientifique dans Nature Energy

Publié le 20 juin 2018
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Marian Chatenet, Jonathan Deseure (LEPMI) et leurs collègues, viennent de publier dans le journal scientifique Nature Energy des travaux très innovants, visant à améliorer les performances des électrolyseurs alcalins de l’eau. Ces dispositifs sont nécessaires pour le développement des capacités de stockage d’électricité renouvelable (lors des pics de production) par production d’hydrogène (utilisé dans des piles à combustible pour générer de l’électricité à la demande lors des pics de consommation).

Pile à hydrogène © Studiotouch - Fotolia.jpg

Pile à hydrogène © Studiotouch - Fotolia.jpg

Les électrolyseurs alcalins actuels demeurent limités en termes de performances, ce qui ne les rend pas compétitifs pour un déploiement industriel. Un moyen d’améliorer leurs performances est de chauffer les sites actifs de l'électrode. Cependant, les dispositifs conventionnels chauffent l’ensemble de la cellule, ce qui n’est pas efficace énergétiquement et pose un problème de durabilité des matériaux (leur dégradation est accélérée à plus haute température) et de réponse dynamique de l’électrolyseur. Il est beaucoup plus pertinent de chauffer spécifiquement les sites actifs de l'électrode, sans chauffer l'électrolyte et l’ensemble de la cellule. C’est la démarche qui a été employée dans cette étude. Les sites actifs sont des nanoparticules magnétiques revêtues d’un dépôt électroactif de nickel, qu’il est possible de chauffer spécifiquement par application d’un champ magnétique alternatif intense. Comme leur masse totale est très faible devant celle de la cellule d’électrolyse complète, il y a peu d'inertie thermique et la consommation énergétique dédiée à la chauffe reste faible (on ne chauffe que très peu l'électrolyte) ; néanmoins, les températures atteintes à l’interface nanoparticules|électrolyte proches de 200°C ont permis une augmentation très significative des performances d’électrolyse, qui n’est pas atteignable par une seule démarche « matériaux » (optimisation des électrocatalyseurs). Des améliorations technologiques sont néanmoins encore nécessaires, pour permettre la collecte du courant sans subir les courants de Foucault ; la cellule était plus adaptée à un fonctionnement sous champs que pour une optimisation des conditions électrochimiques. Quoi qu’il en soit, cette preuve de concept ouvre des perspectives très intéressantes en vue d’une production massive d’hydrogène « renouvelable » par électrolyse alcaline de l’eau.

L’équipe poursuit actuellement le projet (ANR Hy-WalHY, obtenu l'an dernier et démarré début 2018 - Jonathan Deseure, du LEPMI et de l'UGA, en est le coordinateur/porteur). Vivien Gatard, élève en 3e année à Phelma, filière Physique nanosciences  (PNS) est actuellement en PFE au LEPMI et à l'INSA Toulouse sur le thème; il devrait continuer en thèse par la suite.


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Rédigé par Ludivine Sangiorgio

mise à jour le 20 juin 2018

Grenoble INP Institut d'ingénierie Univ. Grenoble Alpes