Le programme Lavoisier, développé par le Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) du Ripault, à Monts, en Centre-Val de Loire, est un ensemble de projets portant sur les filières énergétiques décarbonées, à travers les technologies liées à l’hydrogène et au stockage électrochimique de l’électricité. Les projets couvrant la filière hydrogène visent à développer les briques technologiques permettant de produire de l’hydrogène à partir de vapeur d’eau, de stocker de l’hydrogène gazeux dans des réservoirs sous pression et de convertir cet hydrogène en électricité dans une pile à combustible.
Au CEA du Monts, en Centre-Val de Loire, l’hydrogène envisagé comme source d’énergie alternative
- 21 February 2020
Le programme Lavoisier 2 nous donne la possibilité de mettre progressivement en place les moyens indispensables à notre recherche pour enrichir nos travaux et permettre un accompagnement efficace du développement industriel dans les secteurs de l’énergie actuellement en pleine émergence.
Les projets du programme Lavoisier regroupent des acteurs de la recherche académique tels que les universités de Tours et d’Orléans et l’Institut national des sciences appliquées (Insa) Centre-Val de Loire, de la recherche institutionnelle comme le Centre National de Recherche Scientifique (CNRS), des acteurs socio-économiques de la Région Centre-Val de Loire et le Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) en tant que porteur de l’ensemble.
L’ensemble des partenaires de la recherche développent et améliorent des composants ou briques élémentaires destinés à être implantés dans des systèmes de type électrolyseur à haute température, des piles à combustible (Proton Exchange Membrane Fuel Cell).
La mise en place d’un laboratoire de recherche
A ce jour, les partenaires ont développé des cellules céramiques pour électrolyseur à haute température au meilleur niveau de l’état des connaissances européennes actuelles (projet HYTEMPE). Un laboratoire de recherche dédié à l’élaboration a été mis en place au CEA en investissant dans des équipements de taille intermédiaire entre l’échelle laboratoire et l’échelle industrielle.
La formation de l’équipe du partenaire socio-économique (la société SRT Microcéramique) a été menée à son terme. Sur cette activité, l’entreprise partenaire a recruté deux ingénieurs. Le CEA a recruté un ingénieur et un technicien supérieur en contrat à durée déterminée (CDD). L’un des contrats a été converti en contrat à durée indéterminée (CDI) au terme de la période à durée déterminée, et l’autre contrat est toujours en cours. Deux contrats de post-doctorants ont été mis en place au sein des laboratoires académiques partenaires afin d’étudier les mécanismes de vieillissement et d’en limiter les effets.
Un projet industrialisé
Une fois produit, l’hydrogène doit être stocké pour une utilisation ultérieure, notamment dans les futurs véhicules à hydrogène (projet CALHYPSO). Pour cela, le CEA développe des réservoirs composites à liner polymère (vessie étanche). Le programme couvre l’intégralité de la chaîne, depuis les phases de conception, simulation en bureau d’étude, le choix des matériaux, leur mise en œuvre pour fabriquer des objets échelle 1 que les chercheurs auront ensuite la capacité de tester aux limites. Ces réservoirs sont conçus et fabriqués pour résister à une pression interne de 700 bars, nécessaire pour conférer une autonomie suffisante à un véhicule particulier dans un encombrement contenu.
Un premier transfert de compétences a été effectué vers l’industriel partenaire, la société Raigi. Les moyens disponibles dans les laboratoires de recherche du CEA ont été complétés pour avoir une meilleure compréhension du comportement des matériaux seuls au sein d’un réservoir. Le CEA a procédé au recrutement de cinq collaborateurs en contrat à durée déterminée, dont un a été transformé en CDI à l’issue de la période initiale. Les autres contrats sont toujours en cours.
La sécurisation des systèmes
Le stockage électrochimique de l’électricité est aujourd’hui bien connu à travers les nombreuses applications et déclinaisons de la technologie des batteries Li-ion. Quand bien même des progrès considérables ont été accomplis, la sécurité de ces systèmes reste un enjeu majeur qui peut être gérée de différentes manières, soit en jouant sur la chimie des batteries, soit en intégrant des dispositifs actifs de sécurisation des packs de batteries. Malheureusement, des accidents sont encore possibles.
Afin de sécuriser ces systèmes, les chercheurs du laboratoire PCM2E de l’université de Tours travaillent à la mise au point d’additifs, composés chimiques pouvant être ajoutés dans les électrolytes des batteries afin de limiter et retarder leur inflammabilité.
Des avancées significatives ont été obtenues et la possibilité de synthétiser ces produits à l‘échelle industrielle a été démontrée par le partenaire Axyntis. Ce projet de recherche accueille un chercheur invité d’origine grecque à travers les capacités d’échanges internationaux mis en place par le Studium, permettant un enrichissement mutuel.
Investissement total et financement européen
Le projet « Lavoisier phase 2 » a fait l’objet d’un investissement total de 4 750 076 EUR ; la contribution du Fonds européen de développement régional s’élève à 2 375 038 EUR au titre du programme de coopération « PO FEDER Centre-Val de Loire » pour la période de programmation 2014-2020. L’investissement relève de la priorité « Union énergétique et climat ».