Université de Franche-Comté

Comment utiliser des terres rares (composés intermétalliques) pour capturer l'hydrogène


Le stockage d'hydrogène constitue un enjeu important, tant il est le principal frein au développement des PAC. Plusieurs pistes de recherche sont explorées. La première consiste à améliorer le conditionnement du gaz sous pression, en travaillant sur les réservoirs (hydroformage des liners, perméation, optimisation des structures composites). La deuxième fait intervenir de nouveaux matériaux, des intermétalliques, qui ont la propriété de former de façon réversible des hydrures. Une troisième voie, empruntée par le laboratoire de Mécanique appliquée R. Chaléat (LMARC), département de FEMTO-ST, étudie la possibilité d'allier ces deux pistes, en développant des réservoirs dits hybrides (cf. en direct n° 188, octobre 2004). La paroi de tels réservoirs est constituée de couches successives composées, de l'intérieur vers l'extérieur, d'aluminium (un des rares métaux à être peu perméables à l'hydrogène), d'un composite, d'un composé intermétallique et enfin d'un autre composite. Les composés intermétalliques se combinent avec l'hydrogène pour former des hydrures. Ils jouent donc le rôle de piège à hydrogène. Comme cette réaction est réversible, ils sont comparables à des éponges.

• Une partie des travaux de LMARC / FEMTO-ST consiste à étudier de près cette réaction chimique particulière, et notamment à la modéliser. En effet, l'intermétallique, en absorbant l'hydrogène, subit une transformation de phase. Il existe donc une certaine quantité d'hydrogène avec laquelle il peut se combiner sans que la pression augmente de façon trop importante. Cependant, si cette réaction est très satisfaisante au niveau de la capacité d'absorption (un atome d'hydrogène par atome de solution solide), les intermétalliques actuellement connus (LaNi dopé avec Al) sont trop lourds pour les applications prévues. Tout le travail consiste donc à modéliser des nouvelles molécules intermétalliques répondant aux critères de poids pour pouvoir prévoir leur comportement. C'est fort de l'expérience acquise sur les alliages à mémoire de forme que les chercheurs de l'équipe se sont lancés dans ces travaux. Ceux-ci s'effectuent en collaboration avec le laboratoire CNRS de Chimie et métallurgie des terres rares de Thiais (94).
• Ces recherches s'inscrivent dans un programme européen, HYTRAIN − hydrogen storage research training network − relevant du dispositif Marie Curie. L'objectif est de former une communauté de chercheurs sur ce thème. Ainsi, une dizaine de thèses en co-tutelle avec au moins deux laboratoires vont démarrer en septembre 2005. Les futurs docteurs venant d'horizons variés effectueront un an ou deux dans chaque université. Des échanges post-doctorat et des ateliers sont également au programme. Une véritable culture européenne émergera très certainement à terme, permettant de mieux mutualiser les forces vives de chacun.

 

Christian Lexcellent
Laboratoire de Mécanique appliquée R. Chaléat
FEMTO-ST (CNRS 6174)
Université de Franche-Comté / UTBM / ENSMM
Tél. 03 81 66 60 52
christian.lexcellent@univ-fcomte.fr

 

 

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