Concentration en hydrogène Para sous condition d'équilibre – PARACHUTE

La généralisation de l’utilisation de l’'hydrogène liquide est actuellement limitée par les pertes par ébullition cryogénique qui consomment jusqu'à 40 % de l'énergie de combustion disponible et modifient la composition allotropique du dihydrogène. L'hydrogène existe sous deux formes allotropiques, l'ortho et le para-hydrogène, différenciées par l'état du spin nucléaire des protons. La forme para est largement prédominante proche de 20K. Cependant, sans catalyseur approprié, la cinétique de conversion peut nécessiter des semaines pour atteindre l'équilibre. Pour pallier au manque de moyens portables précis pour caractériser la composition chimique du spin nucléaire de l'hydrogène, nous visons à développer un capteur portable pour caractériser la composition de spin nucléaire.

Le rapport ortho-para affecte certaines propriétés physiques du dihydrogène. L'élément transducteur du capteur doit donc être basé sur la mesure de ces propriétés. Dans ce projet, nous exploiterons la différence de conductivité thermique de l'hydrogène ortho et para pour estimer le rapport ortho/para.
Pour atteindre cet objectif, nous avons choisi une approche multidisciplinaire reliant les transferts thermiques, la métrologie, les statistiques de mesure et la régulation. Pour identifier les caractéristiques du fluide, une source génère de la chaleur et la façon dont celle-ci se propage dans le fluide est liée à sa conductivité thermique. Par rapport aux données de la littérature, les objectifs de ce projet seront de développer une solution de détection portable et une méthodologie de mesure combinant des modèles de transfert de chaleur spécifiques, l'identification du système de "régulation" et les résultats des tests effectués dans différentes conditions.

Les applications potentielles du projet sont celles nécessitant l'utilisation d'hydrogène liquide. Les secteurs ciblés sont le nucléaire, l'aérospatial, le stockage dans le cadre du "Power to X", le génie chimique.