Ignifugation de composites à matrice polymère recyclables pour applications dans les réservoirs de stockage de l'hydrogène

Flame retardancy of recyclable polymer composites for application in hydrogen storage tanks

• Auteur / Autrice : Elyece Sejil
• Direction : Laurent Ferry, Claire Longuet
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie et Physico-Chimie des Matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 02/01/2025
• Etablissement(s) : IMT Mines Alès
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : PCH - Polymères, composites, hybrides
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : PCH - Polymères, composites, hybrides

Mots clés

Mots clés libres

Ignifugation

Composites

Méthacrylate

Flame retardancy

Composite

Methacrylate

Résumé

Dans le cadre de la transition énergétique, l'hydrogène constitue une alternative aux énergies carbonées en plein essor. Dans ce contexte, les technologies de stockage de l'hydrogène doivent elles aussi se développer. Le projet européen ECOHYDRO, qui démarrera début 2024, vise à la mise au point de systèmes de stockage de l'hydrogène écologiquement durables, présentant toutes les garanties de sécurité et des coûts d'exploitation réduits. A cette fin, le projet se propose de développer des matériaux composites recyclables à partir de fibres de carbone et d'une résine thermoplastique de basse viscosité photo-polymérisable in situ qui serviront à la fabrication de réservoirs à hydrogène par la technique d'enroulement filamentaire. Dans le cadre de ce projet, qui implique 15 partenaires industriels et académiques, le sujet de thèse proposé se focalise sur le développement de composites ignifuges qui permettront d'améliorer la résistance au feu des réservoirs. Deux stratégies principales seront explorées. La première consistera à incorporer à la résine des co-monomères réactifs portant des éléments actifs vis-à vis du feu tels que le phosphore ou l'azote. La seconde voie consistera à incorporer des charges micro ou nanométriques susceptibles de générer une couche de surface isolante lors de la combustion. La sélection des co- monomères ou charges les plus appropriés se fera au regard des performances de comportement au feu des matériaux composites mais également en considérant leur impact sur la viscosité et la cinétique de photopolymérisation de la résine compte tenu des contraintes du procédés d'enroulement filamentaire.

With the need to reduce carbon emissions, hydrogen industry is expected to grow rapidly as a clean energy alternative. In this context, hydrogen storage technologies need also to be developed. The EU- project ECOHYDRO, that will start in 2024, targets the development of environmentally sustainable and circular storage systems, all the while providing allsafety guarantees as well as a reduction of the whole lifetime costs of hydrogen storage. For that, the project aims at developing recyclable composite materials including high strength carbon fibres and a low viscosity thermoplastic liquid resin that can be used for hydrogen tank manufacturing by filament winding and instant in-situ photopolymerization of the resin. Within the framework of this project, involving 15 industrial and academic partners, the proposed PhD focuses on the development of fireproof solutions for the polymeric resin in order to impart fire resistance to the hydrogen tank. Two main strategies will be investigated. A first one consists in incorporating reactive comonomers bearing phosphorus and nitrogen moieties into the liquid resin. A second way will consist in incorporating micro or nano fillers likely to generate an insulating layer at the composite surface when burning. The selection of optimized monomers and fillers will be done with regard to their efficiency to fireproof the composite but also by their impact on the resin viscosity according to filament winding specification and their influence on the overall polymerization kinetics.