Protocoles expérimentaux représentatifs du vieillissement d'un électrolyseur de type PEM (PROTON EXCHANGE MEMBRANE)

Experimental protocols representing the ageing of a PEMWE (PROTON EXCHANGE MEMBRANE WATER ELCTROLYSER)

• Auteur / Autrice : Edwin Urbano castano
• Direction : Nadia Yousfi steiner
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences pour l'Ingénieur
• Date : Inscription en doctorat le 02/01/2023
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Franche Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Département Énergie
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Franche-Comté (1971-....)

Mots clés

Mots clés libres

Proton exchange membrane water electrolysis

Degradation

Test de dégradation accélérés

Proton exchange membrane water electrolysis

Degradation

Accelerated stress test.

Résumé

L'hydrogène est un vecteur clé du changement climatique et de la substitution des combustibles fossiles. Pour sa production, l'électrolyse de l'eau est la méthode la plus prometteuse, grâce à une génération propre (minimum de polluant). Le coût actuel et la demande croissante d'hydrogène créent un besoin d'amélioration des technologies d'électrolyse. Parmi les technologies existantes, la PEMWE (Proton Exchange Membrane Water Electrolysis) est appelée à prendre la tête de l'industrialisation de la production d'H2 grâce à sa haute efficacité et à son couplage approprié avec les énergies vertes (de nature intermittente et variée). Pour l'amélioration de la technologie, le contrôle qualité et la réduction des coûts de l'hydrogène, la compréhension des phénomènes de dégradation est la pierre angulaire qui lui permettra d'atteindre une maturité suffisante (en coût, efficacité et durabilité) pour une industrialisation à grande échelle. Ce travail propose une compréhension détaillée des phénomènes de dégradation affectant le PEMWE (moins étudié que son homologue PEMFC) avec un focus sur la membrane et fournit des protocoles de tests accélérés pour analyser la dégradation de l'électrolyseur en conditions réelles et en temps réduit (par rapport au temps réel).

Hydrogen is a key vector for climate change and substitution of fossil fuels. For its production, water electrolysis is the most promising method, thanks to a clean generation (minimum of pollutant). The current cost and growing demand of hydrogen create a requirement for electrolysis technologies improvement. Among the existing technologies, PEMWE (Proton Exchange Membrane Water Electrolysis) is called to take the lead in the industrialization of H2 production thanks to its high efficiency and its suitable coupling with green energies (of intermittent and varied nature). For technology improvement, quality control and hydrogen costs reduction, the comprehension of degradation phenomena is the cornerstone that will allow it to reach sufficient maturity (in cost, efficiency and durability) for large-scale industrialization. This work proposes a detailed understanding of the degradation phenomena affecting the PEMWE (less studied than its PEMFC counterpart) and provides accelerated test protocols to analyze the degradation of the electrolyzer in real conditions and in a reduced (compared to real) time.