Hydrogène : les solutions d’Arkema pour une mobilité décarbonnée
Six millions de réservoirs à hydrogène pourraient être produits chaque année dans le monde à partir de 2030, estime le Hydrogen council. Depuis plusieurs années déjà, plusieurs constructeurs commercialisent des voitures à hydrogène tandis que des municipalités lancent des lignes de bus expérimentales.
« Les technologies de base pour les piles à combustible, stocker et transporter de l’hydrogène sont pour l’essentiel prêtes. L’enjeu décisif se situe désormais dans les moyens de produire le combustible de manière décarbonée », explique Jean-Paul Moulin, Directeur scientifique Matériaux à la R&D d’Arkema.
Alors que 96 % de l’hydrogène utilisé actuellement provient du reformage de méthane d’origine fossile, les filières de production renouvelable, par électrolyse de l’eau, doivent encore trouver leur viabilité économique.
« Les technologies de base pour les piles à combustible, stocker et transporter de l’hydrogène sont pour l’essentiel prêtes. L’enjeu décisif se situe désormais dans les moyens de produire le combustible de manière décarbonée », explique Jean-Paul Moulin, Directeur scientifique Matériaux à la R&D d’Arkema.
Alors que 96 % de l’hydrogène utilisé actuellement provient du reformage de méthane d’origine fossile, les filières de production renouvelable, par électrolyse de l’eau, doivent encore trouver leur viabilité économique.
Nous suivons de près les avancées de la filière et développons déjà un ensemble de solutions dédiées qui contribuent à améliorer les performances et l’empreinte carbone des véhicules à hydrogène »
De l’enveloppe des réservoirs aux membranes d’échange des fuel cells (piles à combustible), la mobilité hydrogène peut compter sur les matériaux et les idées d’Arkema.
Pour le stockage haute pression (700 bars) de l’hydrogène embarqué, les réservoirs actuels sont fabriqués en composite à base de résine thermodurcissable (époxy), qui doit cuire plusieurs heures après bobinage.
La résine liquide thermoplastique Elium®, associée à des fibres de carbone, apporte les mêmes propriétés de solidité, avec une efficacité industrielle bien meilleure : sa polymérisation sous l’effet des UV est réalisée au fur et à mesure du bobinage, offrant un gain de temps et d’énergie considérable.
Cette technologie, qui pourrait rapidement trouver ses premières applications sur le marché pour des véhicules légers, offre également d’excellentes possibilités de recyclage du composite des réservoirs en fin de vie, alors que les résines thermodurcissables restent très difficilement valorisables.
La résine liquide thermoplastique Elium®, associée à des fibres de carbone, apporte les mêmes propriétés de solidité, avec une efficacité industrielle bien meilleure : sa polymérisation sous l’effet des UV est réalisée au fur et à mesure du bobinage, offrant un gain de temps et d’énergie considérable.
Cette technologie, qui pourrait rapidement trouver ses premières applications sur le marché pour des véhicules légers, offre également d’excellentes possibilités de recyclage du composite des réservoirs en fin de vie, alors que les résines thermodurcissables restent très difficilement valorisables.
Grâce à sa haute stabilité électrochimique, notre PVDF Kynar® joue un rôle essentiel de liant dans la formulation des plaques bipolaires en graphite qui servent de collecteur de courant, assurent le refroidissement et le transport des gaz. Une application pour laquelle Arkema vend déjà des quantités significatives de son PVDF Kynar®.
Le Groupe développe également des grades de PVDF Kynar® fonctionnalisé, dotés de propriétés avancées de conduction protonique, de tenue en température et de résistance à la dégradation chimique : d'ici quelques années, ils permettront de booster les performances des membranes d’échange, qui conduisent les protons au sein de la pile.
Le Groupe développe également des grades de PVDF Kynar® fonctionnalisé, dotés de propriétés avancées de conduction protonique, de tenue en température et de résistance à la dégradation chimique : d'ici quelques années, ils permettront de booster les performances des membranes d’échange, qui conduisent les protons au sein de la pile.
Les polymères fluorés électroactifs de la gamme Piezotech® sensibles aux chocs, aux déformations et aux vibrations acoustiques ouvrent des perspectives d’innovation à haute valeur ajoutée pour la sécurité des véhicules à hydrogène.
Utilisés pour former des capteurs intégrés à la couche de composite, ils peuvent assurer une fonction de contrôle en continu de l’état de santé des réservoirs à hydrogène : cela permet aussi aux fabricants de dimensionner la structure au plus juste au regard de l’enjeu sécurité, générant des économies de matières premières. Pour cette application, encore au stade R&D, Arkema envisage les premiers débouchés d’ici quelques années.
Utilisés pour former des capteurs intégrés à la couche de composite, ils peuvent assurer une fonction de contrôle en continu de l’état de santé des réservoirs à hydrogène : cela permet aussi aux fabricants de dimensionner la structure au plus juste au regard de l’enjeu sécurité, générant des économies de matières premières. Pour cette application, encore au stade R&D, Arkema envisage les premiers débouchés d’ici quelques années.
Le polyamide 11 Rilsan®, polymère haute performance 100 % biosourcé, a les qualités requises pour constituer le liner (revêtement intérieur) des réservoirs haute pression. Imperméable à l’hydrogène, résistant aux chocs à froid (la température du réservoir peut descendre à -50 °C en cas de détente rapide), peu sensible aux variations de température et facile à mettre en œuvre, y compris pour des pièces de grande dimension (les réservoirs pour camions par exemple), il est déjà utilisé par plusieurs fabricants.
D’ici deux ou trois ans, il offrira également une solution de nouvelle génération pour la production de rubans de composites à fibre de carbone pré‑imprégnés de poudre fine Rilsan®, permettant de former par bobinage à chaud une enveloppe de réservoir jouant également le rôle de liner. Une option de choix pour les industriels : elle ne nécessite pas de cuisson après bobinage et demande moins de fibres de carbone (le premier facteur de coût des réservoirs) que l’époxy à résistance égale.
D’ici deux ou trois ans, il offrira également une solution de nouvelle génération pour la production de rubans de composites à fibre de carbone pré‑imprégnés de poudre fine Rilsan®, permettant de former par bobinage à chaud une enveloppe de réservoir jouant également le rôle de liner. Une option de choix pour les industriels : elle ne nécessite pas de cuisson après bobinage et demande moins de fibres de carbone (le premier facteur de coût des réservoirs) que l’époxy à résistance égale.
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