Vers une production d'hydrogène efficace à bas coût
Le potentiel de l'électrolyse à membrane électrolyte polymère (MEP) a été démontré pour une production propre et sûre d'hydrogène et d'oxygène. Malgré ses nombreux avantages par rapport à l'électrolyse alcaline, l'importance des investissements nécessaires a freiné la diffusion de cette technologie de production d'hydrogène. L'utilisation de matériaux coûteux, en grande quantité, la durabilité limitée des principaux composants des MEP, ainsi que la complexité de la conception des piles, sont les principales responsables du coût élevé de la technologie. Huit partenaires européens se sont associés par le biais du projet NOVEL (Novel materials and system designs for low cost, efficient and durable PEM electrolysers), financé par l'UE, afin de développer des électrolyseurs haute performance produisant de l'hydrogène avec une efficacité de 75 %. S'appuyant sur les réalisations d'un précédent projet, NOVEL a mis au point et fait la démonstration de nouveaux matériaux et d'une technologie MEP compétitive avec des coûts moins élevés pour la membrane, l'électrode et la plaque bipolaire, ainsi qu'une meilleure performance de l'assemblage membrane électrode (AME). Les nouveaux matériaux assurent une plus longue durée de vie des composants les plus importants des MEP ainsi qu'un fonctionnement économique de l'électrolyseur à des pressions élevées. Les chercheurs ont beaucoup travaillé pour identifier et mieux comprendre les principaux mécanismes de dégradation affectant les MEP. Ils ont réalisé des tests de dégradation monocellulaire pour étudier les effets de la température et de la densité de courant. Les résultats ont montré que la dégradation de la membrane se produit essentiellement du côté de la cathode. Ils ont également mis au point de nouveaux matériaux et électrocatalyseurs pour la membrane, qui devraient être utilisés pour la production à grande échelle des assemblages membrane électrode. L'équipe du projet a également produit de nouveaux revêtements peu coûteux pour les plaques bipolaires et les collecteurs de courant afin de remplacer le titane ou les matériaux nobles coûteux. Ces nouveaux matériaux permettent de prévenir la formation de résistances de contact élevées et améliorent la résistance à la corrosion. La sélection appropriée des matériaux de membranes est essentielle aux performances, à la durabilité et au coût des AME. Les membranes à échange de protons à base de polymères synthétisés par greffage par irradiation constituent une alternative compétitive aux meilleures membranes perfluorées.
Mots‑clés
Production d'hydrogène, membrane électrolyte polymère, NOVEL, électrolyseurs MEP, assemblage membrane électrode
