Unlocking the Full Potential of Electrolysis with Next-Generation Proton Exchange Membrane Stacks – UNICORN

L'objectif principal du projet UNICORN est de développer un électrolyseur à membrane échangeuse de protons (PEMWE) avec des performances accrues, des dépenses d'investissement réduites et une durabilité augmentée par rapport aux systèmes PEMWE actuels.
Pour ce faire, un stack de 40 kW sera construit en intégrant des composants innovants et sera validée pendant 2000 heures de fonctionnement. Conformément à l'objectif du CETP d'accélérer le développement technologique en vue d'une réduction significative des émissions de CO2 d'ici 2030, le stack d’UNICORN ambitionne de dépasser largement les indicateurs clés de performance (key performance indicators, KPI) fixés par le Clean Hydrogen Joint Undertaking pour 2024 et s'approchera, voire atteindra, les KPI de 2030. Le projet est divisé en six modules de travail (work packages, WP).
L'objectif du WP1 est de développer des plaques bipolaires (bipolar plates, BPP) durables en acier inoxydable protégés de la corrosion par des couches minces en utilisant des méthodes industrialisables. Deux approches seront suivies pour synthétiser ces revêtements : (1) Alleima utilisera sa technologie éprouvée de PVD (physical vapor deposition) en continu à haut débit pour déposer du carbone, un processus bien établi à l'échelle industrielle sur acier inoxydable. (2) En parallèle, le CNRS déposera des couches minces d’oxydes par ALD (atomic layer deposition). Pour évaluer les performances des revêtements, des essais de corrosion ex-situ seront réalisés par l’Institut de la Corrosion et RISE. Les revêtements les plus prometteurs seront utilisés dans le WP3 pour des essais in situ de performance et de durabilité des PEMWE.
Dans le WP2, des membranes recouvertes de catalyseur (catalyst-coated membranes, CCM) seront fabriquées à l'aide de membranes d'échange de protons à base d'hydrocarbures fournies par Ionomr. Une série de CCM sera fabriquée pour étudier l'influence de la charge de catalyseur et de la chimie de l'ionomère sur la performance et la durabilité du PEMWE.
Le WP3 vise à identifier les composants les plus prometteurs développés dans le WP1 (BPP) et le WP2 (CCM) en termes de performance et de durabilité et à les implémenter dans les PEMWE de SINTEF et Hystar. Les performances et la durabilité à long terme des stacks de PEMWE seront démontrées sur des durées respectives allant jusqu’à quelques milliers de fonctionnement.
Les impacts économiques et le cycle de vie du PEMWE d’UNICORN seront évalués dans le WP4 par RISE en utilisant les caractéristiques détaillées des composants les plus prometteurs développés dans le WP1 (BPP) et le WP2 (CCM), ainsi que les performances et la durabilité des stacks du WP3. Les coûts d'investissement du système UNICORN seront calculés avec précision. De plus, des études du cycle de vie examineront la circularité et le respect de l'environnement du PEMWE d'UNICORN, ce qui permettra d'identifier les avantages potentiels et les solutions bénéfiques apportés par celui-ci par rapport aux systèmes PEMWE actuels.
Les modules WP5 et WP6 sont dédiés à la gestion du projet, à l'optimisation de son impact par le biais de diverses stratégies de diffusion et d'exploitation. Ils garantissent également que les membres du consortium UNICORN contribueront de façon significative à la «CETP Knowledge Community».