16 décembre 2015 3 16 /12 /décembre /2015 10:19

Les visites PASSION’NANTES

Mardi 8 Décembre 2015

« Le CNRS, de la recherche fondamentale à l’application industrielle…»

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La pile à combustible !

Pour beaucoup d’entre nous cela nous ramène à l’épopée Apollo et la conquête de la Lune.

Et bien au CNRS on y travaille encore, et encore mieux avec une perspective d’application civile.

Tout commence à l’IMN, l’Institut des Matériaux –Jean Rouxel, puis dans des entreprises du département : S3D à Nantes et SERVI LOIRE à Ancenis. C’est ce que nous avons découvert lors de notre passionnante journée du 8 décembre.

L’IMN

A Nantes nous sommes accueillis par Mme Annie LE GAL LA SALLE, chargée de recherches au CNRS qui nous présente l’IMN :

Celui ci est majoritairement hébergé sur le site Michelet de la faculté des Sciences de Nantes dans un bâtiment dédié, abritant de nombreux laboratoires. 200 personnes dont 70 chercheurs et enseignants chercheurs y travaillent. Les équipes de recherche sont actives dans les domaines suivants:

Photovoltaïque, métallurgie, optique, nanostructures, et stockage de l’énergie.

Un point a retenu notre attention : la recherche ne trouve de nos jours de financement que si des partenaires industriels s’y associent.

Les laboratoires de l’IMN

Après un exposé très technique en amphi, nous formons 4 groupes découvrant tour à tour 4 sujets de recherche :

Les nanotubes, le train en lévitation, la pile à combustible et le microscope électronique à transmission.

Ces moments, en petits groupes et en présence des chercheurs, de leurs maquettes, de leurs instruments ou prototypes de démonstration, permettent de visualiser et comprendre le passage de la recherche à l’application, et de réaliser les immenses développements en perspectives, par exemple sur la molécule C60, ou la découverte de matériaux « supra conducteurs » à température ambiante.

Nous avons vu aussi les appareillages utilisés par les chercheurs, toujours plus performants, comme en témoigne l’arrivée en 2018 du gros investissement d’un nouveau microscope électronique.

 

Et, plus terre à terre,  on évoque la nécessaire adaptation des législations qui actuellement sont un frein énorme au progrès, par les blocages qu’elles provoquent, alors que des solutions techniques existent déjà.

Et la pile à combustible dans tout cela ?

En amphi, sages comme des étudiants ( ?) nous avions, le matin, essayé de comprendre le principe de la pile, en suivant le brillant exposé de Mme LE GAL LA SALLE.

Une formule  pour résumer ?   2H2+O2 -> 2H2O+4e+chaleur .      Ou en clair :

On envoie de l’hydrogène (le combustible) à travers une pile. Celle-ci est composée d’une anode, sur laquelle on injecte le combustible, d’une cathode (exposée à un flux d’air contenant de l’oxygène) et d’un électrolyte approprié. Il s’en dégage de l’eau, de l’électricité  et de la chaleur.

Nous avons aussi découvert la réversibilité du concept : ainsi, la pile, dans laquelle on injecte de l’eau et de l’électricité, peut former de l’hydrogène et de l’oxygène, qui peuvent être stockés.

Cette journée n’était pas centrée sur la théorie d’une pile ou sa conception, mais sur son intégration dans un ensemble plus complexe de générateur de courant.

Ainsi, judicieusement utilisée, la pile à combustible peut palier à une baisse de production en restituant l’énergie accumulée sous forme d’hydrogène. Elle agit un peu comme le condensateur qui lisse une tension discontinue.

           réservoir d'eau,   l'électrolyse,  le stockage de l 'hydrogène,  la pile à combustible,  le moteur alimenté par la pile

Par exemple dans des couplages éolien/pile à combustible, une partie de l’énergie produite par l’éolien est récupérée pour produire de l’hydrogène lequel, quand le vent faiblit est envoyé dans la pile laquelle produit l’électricité manquante. Le stockage sous forme hydrogène permet ainsi de palier l’inconvénient de l’intermittence des énergies renouvelables. Cette technologie est d’ailleurs déjà utilisée avec succès au Japon et en Allemagne. Elle permet aussi de stocker localement une énergie produite localement, rendant autonome des sites isolés sur des archipels ou en montagne.

Chalet en haute montagne en totale autonomie énergétique. La production photovoltaïque en journée permet à la fois de produire l’électricité consommée instantanément mais aussi de l’hydrogène, qui sera à son tour transformé en électricité quand la production des panneaux solaires s’arrête.

L’hydrogène ainsi produit à partir de l’éolien, ou du solaire, peut aussi, au lieu d’être transformé en électricité, injecté dans le réseau de gaz pour alimenter des stations services permettant la recharge des véhicules équipés de piles à combustibles (Honda commercialise déjà ce type de véhicules pour les particuliers, et des bus desservent des lignes régulières en Allemagne par exemple), ou des systèmes de co-génération chaleur/électricité domestique, des chaudières de ce type étant également déjà commercialisées au Japon.

Bus à hydrogène roulant actuellement à Berlin

Remplissage d’un véhicule fonctionnant à l’hydrogène dans une station de Berlin

Mais pour voir : direction Ancenis

Après une halte dans un restaurant (Il n’y a pas que les piles qui ont besoin d’être rechargées…) nous nous dirigeons vers SERVI LOIRE pour voir une autre application.

Il s’agit de la mise au point d’une station d’énergie fonctionnant avec des déchets verts.

A proximité de l’IMN de jeunes et brillants ingénieurs ont créé un structure : l’entreprise S3D. En partenariat avec l’ADEME, Anthony KERIHUEL a mis au point et réalisé un réacteur capable de produire justement de l’hydrogène à partir de déchets verts. Son jeune collègue, François RICOUL développe une thèse sur le couplage de ce réacteur avec une pile à combustible, qui sera fournie par l’IMN. 

  - Le réacteur, alimenté par les déchets, fournit l’hydrogène.

  - L’hydrogène alimente la pile qui fournit électricité et chaleur.

Au stade actuel de mise au point il s’agit de valider les paramètres de réglage de ce réacteur. Le couplage avec la pile est prévu dans les 3 prochains mois.

L’objet de la thèse de M. RICOUL est de valider un produit capable de fournir 5KW à partir des déchets.
Un ensemble de ce type peut alimenter une antenne relais ou 5 habitations.
Sans déchets, sans rejets toxiques et en totale autonomie.
Des développements jusqu’à 1MW sont envisageables.
On imagine les débouchés que ce type de station peut avoir dans des pays sans infrastructures, ou sur site isolés.
L’amortissement d’un tel produit doit non seulement intégrer la production d’électricité ou de chaleur mais aussi le coût qu’aurait engendré le traitement des déchets.

Ce travail de mise au point se fait dans des bâtiments de la société SERVI LOIRE à Ancenis, où nous avons été aimablement reçu par ses dirigeants, Alain JAHAN et Richard GOHIER

Le réacteur (qu’on peut appeler gazogène puisqu’il génère du gaz) est lui, protégé par un brevet mondial.

Le produit final, réacteur et pile pourrait intéresser un industriel et des contacts sont déjà en cours.

Conclusion :

Nous quittons SERVI LOIRE après en avoir visité les ateliers et regagnons Nantes dans nos voitures à énergie fossile….Rêvant être en lévitation dans nos véhicules à supra conducteurs, doucement poussés par un moteur électrique. Le matin nous avions fait le plein de nos déchets végétaux qu’une pile à combustible convertit en énergie électrique.

 

Un rêve ? Mais non, c’est pour demain.

Published by Passion'Nantes - dans Rapports - Comptes rendus

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mardi 07 mar 2017: Pornic

jeudi 11 mai 2017 : Saumur Cadre Noir

jeudi 08 juin 2017 : Lohéac musée automobile

mardi 10 oct 2017:  Les Pépinières de l'Erdre

mardi 14 nov 2017: L'opération Chariot (St Nazaire)

 

 

 

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