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Interactions matériau/gaz sous pression

by Dominique Vrel, Farida Lamari, Moussa Dicko, Patrick Langlois - published on , updated on

L’objectif scientifique de cette Opération de Recherche porte sur la maîtrise de procédés permettant l’évaluation fonctionnelle de matériaux au titre de leur intégration à un procédé. La stratégie repose alors plus particulièrement sur la comparaison entre expérimentation et simulation à paramètres fixés validés internationalement.

Spécificités et objectifs de l’Opération de Recherche

Cette opération de recherche regroupe des thématiques dont la spécificité tient le plus souvent à la « haute pression », relativement aux domaines considérés, et qui répondent toutes à des problématiques d’intégration matériau/procédé en matière d’énergie. Elles font appel à deux types de compétences et de ressources, développés en synergie, qui concernent les interactions entre gaz sous pression et matériau en termes d’adsorption d’une part, le matériau constituant alors un milieu poreux adsorbant, et d’endommagement d’autre part, le matériau constituant alors un milieu continu enveloppant le gaz.

Nouveau banc d’adsorption sous pression (77 K ; RT, 0-700 bar)

Le LIMHP était pionnier en matière d’adsorption sous très haute pression. Tout en maintenant cette spécificité au LSPM, les activités se sont diversifiées, allant de l’analyse des matériaux en relation avec la sorption des gaz jusqu’à l’étude des équilibres d’adsorption en relation avec l’application considérée (on distingue l’adsorption, où le gaz est retenu à la surface d’un matériau, de l’absorption, où le gaz est chimiquement combiné à un matériau). L’objectif est d’évaluer les performances des systèmes étudiés en relation avec celles attendues au niveau international, à l’instar de celles régulièrement réactualisées par le DOE pour l’hydrogène embarqué. L’application phare a été l’utilisation de l’hydrogène dans les piles à combustible pour véhicules mais les procédés de stockage et de séparation des gaz par adsorption ont maintenant de nombreuses applications dans les domaines de l’énergie et de l’environnement, en particulier en matière de captage du CO2 dans le cadre de la valorisation énergétique de la biomasse.

Banc d’essais sur virole (diamètre 12¾“, 24” ou 36") sous pression d’hydrogène (chargement monotone jusqu’à 300 bar ou cyclique 40-100 bar)

La reconnaissance extérieure (à l’occasion de la journée Portes ouvertes organisée en 2004 par le LIMHP à l’attention des industriels) de compétences distinctes mais simultanément nécessaires (caractérisation des matériaux sous HP fluide et hydrogène sous pression) s’est concrétisée de façon pérenne dans le projet ANR PAN-H 2005 CATHY-GDF où a été conçu et réalisé un banc d’essais sur virole (tronçon de tube de gazoduc) sous pression d’hydrogène, co-propriété CNRS-GDF SUEZ, puis dans le projet ANR H-PAC 2009 CESTAR visant à coupler les surproductions d’énergie renouvelable au réseau électrique par un stockage tampon d’hydrogène.

Programmes et réseaux dans lesquels l’OR est impliquée

Les membres de l’OR ont notamment organisé à Villetaneuse le 2nd European Workshop (illustré ci-dessus) du RTN Marie Curie HyTRAIN (WP2) (6ème PCRD) auquel ils participaient. Ils participent également à l’action COST MP1103 (WG3) du 7ème PCRD, au protocole Erasmus entre les universités Paris 13, Sofia et Izmit, au pôle régional européen d’excellence SciTech soutenu par l’AUF, au dispositif LIED-PIERI dans le cadre du PRES Sorbonne Paris Cité, au LabEx SEAM, à l’AFHyPaC (héritière de l’AFH2 dont le LIMHP était membre fondateur) et au Réseau de Technologie des Hautes Pressions de la MRCT. Enfin, ils sont régulièrement impliqués dans l’organisation des grandes manifestations scientifiques WHEC, IHEC et EHEC ainsi que de celles tenues sous l’égide de la SFGP ou du GdR ActHyF.