Electrolyseur à membrane échangeuse de protons fonctionnant à très haute densité de courant et/ou très faible chargement en iridium

Proton exchange membrane electrolyser operating at very high current density and/or very low iridium loading

• Auteur / Autrice : Kolo hamadou Soro
• Direction : Gaël Maranzana, Tien Dung Le
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Énergie et Mécanique
• Date : Inscription en doctorat le 16/10/2023
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : SIMPPÉ - SCIENCES ET INGENIERIES DES MOLECULES, DES PRODUITS, DES PROCEDES ET DE L'ÉNERGIE
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LEMTA – Laboratoire Energies & Mécanique Théorique et Appliquée
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Groupe Vecteurs Énergétiques

Mots clés

Mots clés libres

Hydrogène

Électrolyse

Modélisation

Optimisation

Hydrogen

Electrolysis

Modelization

Optimization

Résumé

Ce travail de thèse consiste à caractériser le fonctionnement d'une cellule d'électrolyse PEMEW à très haute densité de courant ou/et très faible chargement en iridium. Dans un premier temps, un benchmarking des différents matériaux d'électrode, de couche de transport poreuse (PTL) et de membrane disponible dans le commerce et permettant d'obtenir une diminution du chargement en iridium par kW d'hydrogène produit sera réalisé. Les performances en termes d'efficacité énergétique et de durabilité seront mesurées à l'échelle d'une cellule de 25 cm2 en fonction des conditions de fonctionnement (température, pression, potentiel,..). Dans un deuxième temps, les nouveaux matériaux produits par les partenaires du projet seront évalués à leur tour. Cette thèse se déroulera dans le cadre du projet MATHYLDE qui associe plusieurs laboratoires universitaires (LEPMI, PERSEE, ICGM et ICMMO) et un industriel (Elogen). Il s'agit essentiellement d'un travail expérimental mais qui sera guidé par un travail de modélisation des transferts couplés de charges, de matière et de chaleur.

This doctoral research aims to characterize the operation of a high-current density and/or very low iridium-loaded PEMEW electrolysis cell. Firstly, a benchmarking of various commercial electrode materials, porous transport layer (PTL), and membranes that can achieve a reduction in iridium loading per kW of hydrogen produced will be conducted. The performance in terms of energy efficiency and durability will be measured at the scale of a 25 cm^2 cell depending on operating conditions (temperature, pressure, potential, etc.). In the second phase, new materials produced by project partners will be evaluated in turn. This thesis will take place within the framework of the MATHYLDE project, which involves several university laboratories (LEPMI, PERSEE, ICGM, and ICMMO) and an industrial partner (Elogen). It is primarily an experimental work, but it will be guided by modeling of coupled charge, mass, and heat transfer processes.