La France a décidé d'investir massivement pour se doter d'une filière hydrogène. Parmi les sujets critiques, le stockage de cette molécule. C'est ce défi auquel va s'attaquer le projet EcoHydro (ECOnomic manufacturing process of recyclable composite materials for durable HYDROgen storage), lancé le 8 février et doté d'un financement européen de 10 millions d'euros. Il réunit un consortium d’une quinzaine de partenaires internationaux, industriels et académiques. Leurs objectifs : développer une nouvelle résine thermoplastique recyclable, un nouveau procédé d’enroulement filamentaire pour la fabrication des réservoirs d’hydrogène, des modèles numériques pour prédire la durée de vie résiduelle des réservoirs et une nouvelle technologie de recyclage des composites pour récupérer les fibres de carbone des réservoirs et les réutiliser pour fabriquer de nouvelles pièces.
En chef de file, l’IMT Nord Europe, installée à Douai (Nord), et son équipe de quatre enseignants-chercheurs du Centre de recherche, d’enseignement et innovation (CERI) «Matériaux et Procédés». Depuis 1983, ce premier laboratoire académique a acquis une expertise dans la recherche en industrie plastique et en matériaux composites mais aussi dans le stockage d’hydrocarbures et d’autres gaz. Il travaille également sur la conception, le dimensionnement et les tests des équipements sous pression. Pour cela, l'équipe de recherche se base sur l'échelle TRL (Technology readiness level) inventée par la Nasa pour évaluer le degré de maturité d'une technologie. «EcoHydro réunit des acteurs de pointe. Avec un TRL2 à son démarrage (Concept technologique et application formulés ndlr), nous visons un TRL4 dans quatre ans (la validation de composants ou de maquettes en laboratoire ndlr)», précise Chung-Hae Park, enseignant-chercheur à la tête du projet.
Augmenter la durée de vie des réservoirs de plusieurs dizaines d'années
Quatre démonstrateurs devraient être créés : le premier concerne le stockage stationnaire d’hydrogène ; le second sera appliqué au développement de cylindres de transport de l’hydrogène ; un troisième vise à développer des réservoirs résistants pour les poids lourds et enfin le dernier concerne les réservoirs pour l’aviation et notamment le stockage de l’hydrogène sous forme liquide cryogénique. Avec la présence d’industriels tels qu’Arkema, Airbus ou Temsa (groupe Skoda), les chercheurs espèrent atteindre un TRL 9 dans une dizaine d'années (l'application de la technologie sous sa forme finale et dans des conditions réelles ndlr).
Nadia Daki Les chercheurs de l'IMT Nord Europe de Douai s'intéressent à la recyclabilité des réservoirs de stockage.
«Nous allons utiliser des matériaux composites pour fabriquer des réservoirs à hydrogène. Aujourd’hui, ces matériaux ne sont pas recyclés. Nous allons donc travailler à partir d’une résine thermoplastique et thermodurcissable qui permet de récupérer les fibres carbone. Ce qui permettrait à la fois de répondre aux enjeux environnementaux et de baisser le prix des réservoirs, explique Salim Chaki, enseignant-chercheur. Aujourd'hui, un réservoir en mobilité lourde doit être changé tous les cinq à sept ans, et ce, même s'il ne présente aucun défaut. Nous souhaitons augmenter cette durée de vie et pourquoi ne pas viser une quarantaine d'années pour les réservoirs des avions», avance Salim Chaki.
Les chercheurs vont également s'intéresser à des outils d'intelligence artificielle (IA). Des capteurs de détection de fuite seront intégrés aux futurs réservoirs en composite. Des jumeaux numériques vont permettre d’optimiser la maintenance prédictive. Plusieurs tests d’éclatement sous pression hydraulique ou encore de fatigue et de vieillissement seront réalisés à l’IMT Nord Europe. L’équipe devrait s’étoffer prochainement, puisque quatre post-doctorants et trois thésards sont en cours de recrutement.
Nadia Daki Pour s'assurer de l'étanchéité des futurs réservoirs à hydrogène, des capteurs seront intégrés.
EcoHydro marque la reconnaissance de l'IMT Nord Europe qui, pour la première fois, va coordonner un projet d'une telle envergure. Pour poursuivre ses recherches sur le stockage de l'hydrogène, l'IMT Nord Europe est, en parallèle, en train de constituer une chaire avec les Mines de Saint-Etienne, KSB, Vallourec, le Cetim, GRT Gaz.
