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Méthode pour analyser in-situ et en temps réel les caractéristiques cinétique et thermodynamique de matériaux utilisés pour le stockage de l’hydrogène sous forme d’hydrures

IP.com Disclosure Number: IPCOM000033207D
Publication Date: 2004-Dec-01
Document File: 5 page(s) / 4M

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Méthode pour analyser in-situ et en temps réel les caractéristiques cinétique et thermodynamique de matériaux utilisés pour le stockage de l’hydrogène sous forme d’hydrures

1°) Le contexte

Certains métaux et certains composés intermétalliques ont la propriété d’absorber de manière réversible des quantités importantes d’hydrogène, et ce, sur un domaine étendu de pression et avec des densités volumiques supérieures à celles de l’hydrogène liquide. Par exemple, certains composés intermétalliques de type AB2 absorbent l’hydrogène au voisinage de deux bars à 25°C.

La rentabilité économique de ce type de matériau pour des applications de stockage sur un domaine de température donné requiert le maintien de leurs propriétés sur un nombre de cycles le plus élevé possible  (supérieur à 10000 cycles pour un réacteur couplé avec une Pompe à Chaleur ou une Pile à Combustible). Tenue au cyclage signifie ici maintien de la cinétique d’absorption / désorption et de la capacité de stockage au cours du temps.

Une dégradation des performances cinétiques est généralement réversible : un traitement régénératif du matériau peut être effectué. Ce type de dégradation provient d’un empoisonnement superficiel progressif lié aux impuretés présentes dans l’hydrogène utilisé. Les pertes de capacité de stockage quand à elles sont souvent irréversibles : le matériau doit être recyclé sur le plan métallurgique. Elles proviennent en partie d’un mauvais contrôle de la croissance de la phase hydrure en relation avec la dissipation de l’énergie libérée au cours de l’absorption (couplage entre gradients de température et de concentration).

Il est donc important de disposer de moyens permettant :

ü      de déterminer les conditions optimales d’absorption / désorption de l’hydrogène respectant l’intégrité du matériau ;

ü      de discerner, lorsque le matériau absorbe de moins en moins d’hydrogène, entre un empoisonnement de surface réversible et une décomposition irréversible du matériau en volume, et ce, dès le début de la dégradation.

L’invention permet d’effectuer ce discernement.

2°) L’état de l’art

Cette perte de performances (cinétique d’absorption / désorption et/ou capacité de stockage) observée en cours de cyclage n’est pas toujours facile à interpréter . A l’heure actuelle, plusieurs méthodes complémentaires peuvent être utilisées pour déterminer la cause de la dégradation des performances du matériau.

La première consiste à mesurer une isotherme complète d’absorption / désorption (graphe pression – composition à température constante) en introduisant / soutirant séquentiellement de petites quantités d’hydrogène. La comparaison avec une isotherme de référence (obtenue en début de cyclage) permet de mettre en évidence une perte de capacité de stockage. De même, la comparaison des courbes cinétiques pression –...