L’Agence spatiale européenne (ESA) nous a confié la mission de faire du froid et même du froid extrême puisqu’il s’agit de descendre sous -250°C afin d’assurer le bon fonctionnement de capteurs embarqués dans l’espace », résume Giuseppe Sdanghi qui est détenteur de la Chaire de professeur junior HyPSTAR « Hydrogène : Production, STockage, usAges, Recherche » au LEMTA (Laboratoire Énergies et Mécanique Théorique et Appliquée) qui est une Unité Mixte de Recherche de l’Université de Lorraine et du CNRS. Plus précisément, le chercheur travaille au développement d’un compresseur électrochimique d’hydrogène pour des applications aérospatiales. « L’intérêt de recourir à de l’hydrogène à haute pression dans ce domaine précis, c’est de supprimer toutes les vibrations occasionnées par un compresseur mécanique, qui réduisent la qualité des observations », précise Giuseppe Sdanghi. Le principe en quelques mots consiste à l’aide de membranes équipées d’électrodes, à convertir une énergie électrique en hydrogène à haute pression qui, injecté dans une détente Joule-Thomson, permet de créer du froid. Et cela sans qu’aucune pièce n’entre en mouvement.
Des applications dans le domaine du stockage
Ces travaux de recherche qui ont abouti à la réalisation d’un prototype de compresseur d’hydrogène électrochimique, ont été menés dans le cadre d’un projet (suite à appel d’offres de l’ESA) qui s’achèvera en février prochain. Mais cela ne signifie pas pour autant que Giuseppe Sdanghi passe à « autre chose ». « Mon souhait est de déposer des brevets car cette technologie peut intéresser d’autre secteurs d’activités, non pas dans l’espace mais sur la terre ferme », précise le chercheur. Et même sous terre puisqu’au registre des applications envisagées il y a toutes celles en lien avec les besoins en compression des réseaux de gaz mais également et surtout en lien avec le stockage souterrain de l’hydrogène dans des cavités salines.
La question du stockage de l’hydrogène qui fait également partie du domaine d’expertise et de recherche de Giuseppe Sdanghi, n’est pas anodine. L’hydrogène tient en effet une place prépondérante dans le processus de transition écologique et énergétique puisqu’il a de multiples applications : production d’électricité verte, carburant à faible émission de carbone pour le transport… D’où l’importance de pouvoir le stocker dans les meilleures conditions (notamment de sécurité). « Le compresseur électrochimique peut répondre à des besoins bien particuliers en la matière, en fonction de la pression nécessaire (bars).
L’absence de vibrations du compresseur est un atout mais il y en a d’autres. Contrairement à un compresseur mécanique, il n’y a pas d’usure de pièces mécaniques liée au mouvement (mais dans un compresseur électrochimique, les matériaux sont néanmoins soumis à une dégradation chimique dans le temps…), ce qui réduit l’exposition au risque de dysfonctionnement. Il ne nécessite pas non plus d’entretiens réguliers forcément couteux. Il s’avère d’ailleurs très concurrentiel en termes de coûts, à l’usage comme à l’achat », précise Giuseppe Sdanghi. Dans d’autres registres encore, le compresseur électrochimique ne fait pas de bruit et occupe beaucoup moins de place que son homologue mécanique.
Des spécificités qui intéressent des industriels. « Rien de concret encore mais une invitation à poursuivre les recherches », tempère Giuseppe Sdanghi qui est également enseignant-chercheur. L’hydrogène fait partie des grands enjeux du 21e siècle soutenus par l’initiative Lorraine Université d’Excellence. Le défi de la transition énergétique est très transversal et disciplinairement large interdisciplinaire et rassemble plus de 300 chercheurs et enseignants-chercheurs du site lorrain de recherche.
LUE : L’ingénierie globale du XXIe siècle
Lorraine Université d’Excellence (LUE) est une initiative du site lorrain de recherche qui s’inscrit dans une dynamique de création de connaissances, de transfert des savoirs et d’innovations, participant au développement économique du territoire.
Au travers d’une approche collective et interdisciplinaire, l’ambition est de répondre à de grands enjeux sociétaux : transition écologique, matériaux, énergie, numérique santé et place de l’humain dans ces mutations de société. Le site lorrain de recherche fédère 8 partenaires issus de la communauté académique scientifique.
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