PROTEC
Aperçu
Développement de Cellules d’électrolyse à base de céramique à conduction protonique (PCEC)
Pr Gilles TAILLADES
ICGM UMR5253 (Université de Montpellier – CNRS – ENSCM)
PROTEC a pour ambition de contribuer à la création d’une filière nationale autour de cellules électrochimiques à base de céramiques à conduction protonique. Fonctionnant dans une gamme de température intermédiaire (400-600°C), les dispositifs résultants ont vocation à être robustes, performants et plus durables que leurs homologues à conduction par ions oxydes qui opèrent à plus hautes températures. Ils devraient également présenter une réversibilité et flexibilité accrues. En complément, le projet vise aussi à évaluer le potentiel des cellules développées en mode réversible, pour la production de NH3 et l’électro-réduction du CO2.
Mots clés: Electrolyse, céramique à conduction protonique, durabilité, PCEC
Tâches
Nos recherches
Optimisation de l’architecture des cellules et mise à l’échelle
Fabrication de la première génération de cellules à base de céramiques à conduction protonique constituées des matériaux de référence (Ni-BCZY, BCZY, BSCF) puis mise à l’échelle progressive, intégrant des composants et interfaces plus fonctionnels conduisant à la fabrication de cellules optimisées et d’un mini-stack de 3 cellules
Nouveaux matériaux d’électrode, d’électrolyte et d’interface
Plusieurs compositions et procédés d’élaborations seront testés pour identifier les matériaux les plus prometteurs en terme de performance et de stabilité
Performances et durabilité des cellules
Réalisation de cellules PCEC de taille significative (diamètre de 25 puis 50 mm) intégrant les matériaux et architecture optimisés, et tests démontrant leurs performances (0,8 A/cm2 à 1,3 V à 600°C), et leur durabilité (taux de dégradation inférieur à 2% en 1000 heures)
Le consortium
7 laboratoires académiques
Des attendus scientifiques :
L’intérêt majeur de la technologie à électrolyte céramique à conduction protonique (PCEC) est lié à sa température de fonctionnement intermédiaire, dans la plage 400-600°C. Elle permet la production d’un hydrogène sec, par des cellules plus performantes et durables, avec néanmoins un rendement de conversion élevé et ainsi un coût moindre. Les travaux porteront sur l’électrode positive, l’électrolyte, ainsi que l’assemblage des cellules. Des techniques de screening de compositions permettront d’améliorer le matériau de l’électrode positive. La stabilité et les propriétés de transport de l’électrolyte seront optimisées. Enfin des travaux seront effectués sur l’industrialisation des procédés de fabrication des cellules, en visant des cadences de production importantes. L’objectif pour 2026 est d’atteindre des performances de 0,8 A/cm2 à 1,3V et 600°C, sur des cellules de taille significative (diamètre 25 puis 50 mm) avec un taux de dégradation inférieur à 2% sur 1000 heures de fonctionnement.
Impacts environnementaux
Le développement d’une technologie alternative, performante, à base de céramiques à conduction protonique pour la production d’hydrogène vert répond aux enjeux environnementaux liés, en particulier, à la décarbonation de l’industrie.
Développement de compétences :
Formation de 3 doctorants et 10 post-doctorants
