La plateforme Hydrogène inaugurée à Toulouse en octobre 2019 a bénéficié de neuf millions d'euros d'investissements. Ses 30 bancs d'essais, dont 19 pour les piles à combustible, sont utilisés pour des recherches sur la production d'énergie et de chaleur à partir d'hydrogène, en collaboration avec des industriels.
Située sur le Campus Toulouse INP, 6 allée Emile Monso à Toulouse, la « Plateforme Hydrogène » développée à Toulouse est une plateforme de tests expérimentaux qui vise à étudier les potentialités des technologies hydrogène, à savoir ici : les piles à combustible, les électrolyseurs d’eau et plus récemment également les technologies pour maîtriser la combustion de l’hydrogène.
Produire de la chaleur ou de l'électricité en ne rejetant que de l'eau... C'est ce que permet l'hydrogène, à condition de maîtriser les technologies de l'hydrogène-énergie (les piles à combustible, notamment) et de savoir produire de l'hydrogène en grande quantité sans recourir à des combustibles fossiles. Ce sont les objectifs de la plateforme Hydrogène, qui réunit les moyens de quatre laboratoires1 aux compétences complémentaires, inaugurée en octobre 2019 à Toulouse,.
La plateforme dispose aujourd'hui de 30 bancs d'essais, soit 650 m2 de surface expérimentale. Une large place est faite au développement des technologies utilisant l’hydrogène-énergie : les piles à combustible (19 bancs d'essais) et, plus récemment, les technologies pour maîtriser la combustion de l’hydrogène. Les chercheurs étudient le vieillissement des piles et développent des piles multifonctionnelles, capables de fournir de l'électricité, de la chaleur, de l'eau et des gaz inertes. L'allègement des composants, l'approvisionnement et le stockage de l'hydrogène sont aussi au cœur des recherches.
Une partie des travaux de la plateforme vise à produire de l’hydrogène en quantité, sans utiliser, comme c’est le cas aujourd’hui, des combustibles fossiles. Une des solutions les plus prometteuses est d’utiliser un électrolyseur d’eau qui produit de l’hydrogène avec uniquement de l’eau et de l’électricité issue d’énergies renouvelables.
Au total, depuis le lancement de sa première version en 2010, la plateforme Hydrogène a bénéficié de 9 millions d'euros d'investissements2.
Les recherches, notamment pour étudier l'introduction de piles à combustible dans l'aéronautique, sont menées en collaboration avec de grands industriels comme Safran, Airbus, et l'IRT Saint-Exupéry. La plateforme Hydrogène souhaite nouer de nouveaux partenariats avec des acteurs de l'industrie et de la recherche.
Présentation générale de la plateforme :
La Plateforme Hydrogène, initiée en 2010 et gérée par le Laboratoire LAPLACE (génie électrique notamment), héberge également les expérimentations de trois autres laboratoires aux compétences complémentaires et partageant les mêmes tutelles (CNRS, Toulouse INP, Université Toulouse III – Paul Sabatier) : le CIRIMAT (matériaux), le LGC (génie chimique) et l’IMFT (mécanique des fluides).
Grâce au projet PACAERO, elle a augmenté sa surface de 400m2 et a accru très fortement ses moyens d’essais autour des technologies H2 (piles à combustible, électrolyseur d’eau). Le projet PACAERO (environ 6 millions d’euros) a été financé par le CPER 2015-2020 (Etat, Région Occitanie et Toulouse Métropole), l’AAP Plateformes mutualisées (Région Occitanie et FEDER), par des partenaires industriels (SAFRAN, SCLE SFE) et des fonds propres.
Quelques dates clés :
2010 : Lancement par le laboratoire LAPLACE de la première version de la Plateforme Hydrogène (120m², campus Toulouse INP).
2015 : Lancement du projet PACAERO visant à développer et effectuer un premier regroupement des expérimentations des quatre laboratoires LAPLACE, LGC, IMFT et CIRIMAT menant différents types de recherches autour des technologies hydrogène.
10 octobre 2019 : Inauguration de la Plateforme Hydrogène marquant officiellement l’ampleur qu’elle a atteinte à cette date en termes de taille, de moyens et de partenaires universitaires à l’issue du projet PACAERO.
Objectifs scientifiques généraux de la plateforme :
Les moyens d’essais déployés permettent notamment :
De caractériser les performances et le vieillissement des piles à combustible (PEMFC1, SOFC2) et des électrolyseurs d’eau (PEMWE3, AWE4, SOWE5) à l’échelle du composant (monocellule, stack), [LAPLACE, LGC, CIRIMAT]
De caractériser les performances et le vieillissement des milieux poreux constitutifs des composants de type PEM, [IMFT]
De réaliser des prototypes de composants à oxyde solide (SOFC, SOWE) de petites puissances, [CIRIMAT]
De tester l’intégration de ces technologies au sein de systèmes électriques (micro-réseaux intelligents, systèmes hybridés…), [LAPLACE]
D’étudier et de développer les technologies pour la combustion de l’hydrogène, [IMFT].
1 Proton Exchange Membrane Fuel Cell (low and high temperature)
2 Solid Oxide Fuel Cell (intermediate and high temperature)
3 Proton Exchange Membrane Water Electrolyser
4 Aqueous or Alkaline Water Electrolyser
5 Solid Oxide Water Electrolyser
4 laboratoires aux compétences complémentaires :
LAPLACE (Laboratoire plasma et conversion d’énergie) – gestionnaire de la plateforme
LGC (Laboratoire de génie chimique)
IMFT (Institut de mécanique des fluides de Toulouse)
CIRIMAT (Centre inter-universitaire de recherche et d’ingénierie des matériaux)
Laplace – Campus Toulouse INP (Toulouse-Labège) – 500 m²
IMFT (site Toulouse INP – IMFT, Ile du Râmier) - 90 m²
Laplace (site Toulouse INP - ENSEEIHT, Toulouse centre) – 60 m² H2 + 100 m² micro-réseaux intelligents
Plus de 30 bancs de tests et autres moyens d’essais.
- Bancs d’essais pour piles à combustible
- Bancs d’essais pour électrolyseurs d’eau
- Bancs d’essais pour les milieux poreux constitutifs des piles à combustible et des électrolyseurs d’eau
- Atelier de prototypage pour les piles à combustible et les électrolyseurs de type SO
- Banc d’essais pour hydrures métalliques
- Bancs d’essais pour la combustion de l’hydrogène
- Plateforme de tests pour investigations de micro-réseaux intelligents
- Métrologie.
1 Les laboratoires de la plateforme Hydrogène :
- Laboratoire plasma et conversion d’énergie (Laplace - CNRS/Université Toulouse III -Paul Sabatier/INP Toulouse) ;
- Laboratoire de génie chimique (LGC - CNRS/Université Toulouse III – Paul Sabatier/INP Toulouse) ;
- Institut de mécanique des fluides de Toulouse (IMFT - CNRS/Université Toulouse III - Paul Sabatier/INP Toulouse) ;
- Centre inter-universitaire de recherche et d’ingénierie des matériaux (Cirimat - CNRS/Université Toulouse III - Paul Sabatier/INP Toulouse).
2 Le Projet Pacaero, sur la période 2015-2020, a apporté six millions d'euros à la plateforme Hydrogène via le contrat de plan État-Région (Région Occitanie et Toulouse Métropole), l’Appel à projets Plateformes mutualisées (Région Occitanie et Feder) et des partenaires industriels (Safran, SCLE-SFE). Ce financement a permis d’augmenter de 400 m² la surface de la plateforme et d’acquérir de nouveaux équipements.
Contact :
Christophe Turpin / Directeur de recherche CNRS au laboratoire Laplace / christophe.turpin@laplace.univ-tlse.fr
