3DCeram avance dans l’impression 3D céramique de cellules à oxyde solide dédiées à la production d'hydrogène par électrolyse de l'eau. L’entreprise limougeaude a annoncé le 2 octobre les progrès réalisés dans le cadre du projet européen HyP3D, dirigé par l'Institut de recherche énergétique de Catalogne (Irec). Doté d'un budget de 2,5 millions d'euros et lancé en 2022 pour une durée de trois ans, HyP3D vise à mettre en place une ligne pilote utilisant l'impression 3D pour fabriquer des stacks - empilement de cellules - d'électrolyse à oxyde solide (SOEC) haute pression et ultra-compactes, capables de convertir l'électricité en hydrogène comprimé (plus de 5 bar).
« Les secteurs de l’industrie et des transports demande de l'hydrogène sous pression, avance Stéphane Schweizer, responsable du projet chez 3DCeram. Or, du fait de leur géométrie, les cellules en céramique des technologies existantes de SOEC se cassent dès qu'on les met sous pression en raison de la pression différentielle de part et d'autre des cellules. »
Prototype de stack de 30 cellules céramiques
Au sein de HyP3D, 3DCeram travaille sur l'impression 3D des céramiques d'oxyde formant le coeur de la cellule (l'électrolyte), dans lequel de la vapeur d'eau diffuse sous pression et, à 850°C et sous l'effet d'un courant électrique, se dissocie en hydrogène et en oxygène. Selon Stéphane Schweizer, 3DCeram a réussi à fabriquer un prototype - non fonctionnel - de stack d'une trentaine de fines cellules en céramique, alternées avec de fines plaques métalliques appelées interconnecteurs, qui assure les connexions électriques et l'apport en eau. Une fois assemblé, ce stack « a la taille d'une dizaine de smartphones empilés les uns sur les autres », précise Stéphane Schweizer.
Pour y parvenir, l’entreprise a conçu une géométrie de cellules céramiques leur permettant de résister à la pression différentielle et a mis au point une formulation de zircone dopée à 8 % d'yttrium et des résines photosensibles destinées à l'impression 3D SLA (stéréolithographie). L'impression 3D proprement dite est réalisée par la machine semi-automatique C1000 Flexmatic de 3DCCeram. « Cette imprimante 3D, la plus grande du marché pour le céramique technique, dispose de deux lasers UV qui vont photopolymériser les résines présentes dans la formulation. Pour finaliser la fabrication, on effectue une première cuisson à température moyenne, appelée le déliantage, pour éliminer ces résines. suivie d’une seconde cuisson, propre à tout procédé de céramique technique, le frittage, où l'on vient cuire à haute température les pièces pour leur conférer les propriétés thermiques, mécaniques, chimiques nécessaires », précise Maxence Bourjol, directeur commercial chez 3DCeram.
Prochaine étape : la réalisation d'un prototype fonctionnel avec les partenaires du projet. Des travaux sur les ciments pour assurer un bon scellement des cellules sont ainsi menés et l'Irec sera chargé de l'assemblage final du stack qui, avec en ligne de mire 2,14 kW pour un volume de 630 cm3, serait ultra-compact.
