I2MPAC : un projet ANR pour mieux connaître les Piles à Combustible

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Stéphane Chevalier, Maître de Conférence sur le campus de Bordeaux-Talence, a récemment obtenu un financement ANR pour le projet I2MPAC. Il nous présente ce projet.

 

 

Peux-tu te présenter brièvement ?

Je m'appelle Stéphane Chevalier et je suis maître de conférence sur le campus Arts et Métiers de Bordeaux-Talence. Après une thèse sur la caractérisation et la modélisation des piles à combustible à Nantes, j’ai travaillé en tant que post-doctorant à l’université de Toronto où j’ai effectué de l’imagerie rayon X en synchrotron pour l'appliquer aux piles à combustible. Ces recherches ont permis de mieux comprendre le rôle des différents matériaux au sein de ces systèmes et d’en améliorer les performances. Après plus de 2 ans passés au Canada, j’ai pu revenir en France avec une bourse de recherche de l’Europe (bourse Marie Curie) pour continuer mes recherches entamées au Canada sur l’amélioration des performances et des techniques de caractérisation des piles à combustible. Une fois ces travaux terminés, j’ai eu la chance d’intégrer les Arts et Métiers à Bordeaux en tant que Maître de Conférences en 2018. J’enseigne l’énergétique et les transferts thermiques aux étudiants de 1ere et 2e année de PGE. Côté recherche, je travaille au département TREFLE de l’I2M au sein de l’équipe Imagerie et Caractérisation Thermique.

Qu’est-ce qu’un projet ANR ?

L’Agence Nationale de la Recherche (ANR) a été créée en 2005 pour promouvoir l’excellence de la recherche française, à soutenir la recherche fondamentale, à encourager les partenariats scientifiques académiques et « publics-privés », et à favoriser les coopérations européennes et internationales.

Pour cela, elle propose des appels à projets compétitifs et met en œuvre des processus de sélection rigoureux. Le processus de sélection se déroule en 2 étapes :

  1. Une pré-proposition de 4 pages est soumise où le projet de recherche est présenté avec ses objectifs, les moyens mis en œuvre, les résultats attendus, le budget et les partenaires. 30% de ces pré-propositions sont retenues.
  2. Un descriptif détaillé du projet est demandé (20 pages), présentant l’avancée scientifique correspondant au projet et sa faisabilité. Il est aussi important de montrer que le projet de recherche s’intègre bien avec les équipes du laboratoire et les thématiques de recherche déjà existantes.

En quoi consiste le projet I2MPAC (IMagerie Multiphysique pour les Piles A Combustible microfluidiques)?

Actuellement, le stockage de l’énergie provenant de sources renouvelables et intermittentes est un enjeu majeur pour leur déploiement massif. Celui-ci a pour but de synchroniser la production avec la demande afin de diminuer – entre autres – le coût de l’énergie. Une étude de l’ADEME a montré que d’ici 2030, une capacité de stockage électrique de 600 MW installée en France conduirait à économiser 150 M€/an sur le prix de l’énergie. Parmi les technologies actuellement disponibles, les piles à combustible microfluidiques (PCM) permettent un stockage direct de l’électricité sous forme électrochimique. Elles présentent aussi l’avantage de pouvoir stocker de grande quantité d’électricité dans des fluides (et inversement), de manière rapide et pour un coût relativement faible. L’état de l’art montre que le rendement de cette technologie, d’environ 30% actuellement, peut être largement amélioré grâce à la connaissance fine et in situ des transferts de masse, charge et chaleur pilotant la conversion d’énergie. C’est précisément le but du projet I2MPAC qui durera 42 mois (à compter du 1er octobre) : développer un imageur multiphysique pour la caractérisation des piles à combustible microfluidique, afin d’en améliorer la conception.

Quels sont les objectifs du projet I2MPAC ?

Les objectifs de ce projet sont de mesurer les transferts de chaleur, de masse et de charge au sein des piles à combustible microfluidique. Cette connaissance nous permettra d’améliorer leur conception pour un meilleur rendement et plus de sécurité.

L’ensemble de ces travaux sera valorisé par plusieurs publications scientifiques dans des revues spécialisées. Il est également envisagé de participer à plusieurs conférences internationales afin de présenter ces travaux.

Côté formation, un.e doctorant.e sera recruté et formé durant ce projet. Cela participera à la formation de jeunes docteurs spécialistes des techniques de caractérisation pour les énergies renouvelables.

 

En quoi les compétences et moyens d’I2M sont-ils une valeur ajoutée pour ce projet ?

L’équipe de recherche Imagerie et Caractérisation Thermique de l’I2M est une des équipes les plus reconnue en France et à l’international pour le développement de méthodes de caractérisation sans contact. Elle dispose de nombreux appareil de mesures de pointe (caméras infrarouges, spectromètres, lasers…) et elle a développé de nombreux outils de simulation et traitement de l’image.

Le projet I2MPAC s’appuie largement sur ces compétences. L’originalité du projet a donc été d’appliquer l’ensemble du savoir-faire de l’équipe en caractérisation thermique multispectrale pour les piles à combustible microfluidiques. Grâce à ces nouvelles recherches, l’équipe va aussi s’enrichir de nouveaux moyens de mesure pour les systèmes électrochimiques ouvrant la voie à de nouvelles applications.

Enfin, un aspect de vulgarisation est également prévu dans le projet avec des communications dans les festivals de sciences ou des centres de formation.

Dans le contexte actuel où la France souhaite devenir un acteur majeur de l’hydrogène, il est très important pour les Arts et Métiers d’y participer activement car nous avons besoin d’améliorer la conception de ces systèmes. Le projet I2MPAC s’inscrit pleinement dans cette optique et participera à la visibilité des Arts et Métiers comme grande école des technologies de demain, et en particulier celles de l’hydrogène. 

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