{"id":714,"date":"2024-10-15T09:20:19","date_gmt":"2024-10-15T07:20:19","guid":{"rendered":"https:\/\/www.minesparis.psl.eu\/persee\/?page_id=714"},"modified":"2025-12-11T14:53:08","modified_gmt":"2025-12-11T13:53:08","slug":"materiaux-et-procedes-pour-lenergie","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.minesparis.psl.eu\/persee\/la-recherche\/materiaux-et-procedes-pour-lenergie\/","title":{"rendered":"Mat\u00e9riaux et proc\u00e9d\u00e9s pour l\u2019\u00e9nergie"},"content":{"rendered":"\n
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MATPRO en bref<\/h2>\n

L\u2019une de nos sp\u00e9cificit\u00e9s concerne les mat\u00e9riaux de type <\/strong>a\u00e9rogels<\/strong><\/a>.<\/strong> Issue de la chimie douce\u00a0(proc\u00e9d\u00e9 sol-gel, \u2026), cette classe de mat\u00e9riaux fascinante – sur laquelle nous travaillons depuis plus de trente ans – fait partie des technologies \u00e0 fort potentiel pour la sph\u00e8re \u00e9nerg\u00e9tique. Ces mat\u00e9riaux ultraporeux trouvent des applications comme superisolants thermiques pour les enveloppes faiblement d\u00e9perditives<\/strong> ou mat\u00e9riaux d\u2019\u00e9lectrode pour\u00a0les dispositifs \u00e9lectrochimiques<\/strong> de stockage et de conversion d\u2019\u00e9nergie (batteries et fili\u00e8re hydrog\u00e8ne<\/a>-\u00e9nergie).<\/p>\n

Des recherches sont parall\u00e8lement men\u00e9es sur les membranes composites pour les piles \u00e0 membrane \u00e9changeuse de protons (PEMFC).<\/p>\n

Tous les mat\u00e9riaux d\u00e9velopp\u00e9s par le groupe sont int\u00e9gr\u00e9s en composants et test\u00e9s sur banc d\u2019essai en conditions r\u00e9elles de fonctionnement, au plus proche de l\u2019application.<\/p>\n

En parall\u00e8le, nous menons des recherches au niveau syst\u00e8me<\/strong>, notamment dans le domaine des piles \u00e0 combustible<\/strong> pour la mobilit\u00e9, avec un focus sur les aspects fluidiques et thermiques de leur alimentation. Les ph\u00e9nom\u00e8nes de d\u00e9gradation sont \u00e9galement \u00e9tudi\u00e9s et des mod\u00e8les physiques \u00e9labor\u00e9s dans l\u2019approche \u00ab\u00a0du micro au macro\u00a0\u00bb ch\u00e8re au Centre.<\/p>\n

+ d’infos:<\/h4>\n

Christian Beauger<\/strong>, Responsable du groupe MATPRO<\/em><\/p>\n

Voir les profils de l’\u00e9quipe MATPRO<\/a><\/p>\n\t\t<\/div>\n\t<\/div>\n<\/div>\n\n\n

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La fili\u00e8re hydrog\u00e8ne-\u00e9nergie<\/h2>\n\t\t<\/div>\n\t<\/div>\n<\/div>\n\n
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\"Pile<\/p>\n\t\t<\/div>\n\t\t

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Le groupe d\u00e9veloppe de nouveaux mat\u00e9riaux d\u2019\u00e9lectrode<\/strong> \u00e0 base d\u2019a\u00e9rogels<\/a> pour les piles \u00e0 combustible et la production d\u2019hydrog\u00e8ne<\/a> vert par \u00e9lectrolyse de l\u2019eau basse temp\u00e9rature \u00e0 membrane (acide et alcaline). Les a\u00e9rogels de carbone ou d\u2019oxydes m\u00e9talliques (TiO2<\/sub> ou SnO2<\/sub>) dop\u00e9s, d\u00e9velopp\u00e9s dans le groupe, sont \u00e9tudi\u00e9s comme supports de catalyseur, Pt ou IrOx<\/sub> selon l\u2019application. Les recherches s\u2019orientent vers la synth\u00e8se d\u2019a\u00e9rogels m\u00e9talliques en vue d\u2019adresser la nanotexturation du catalyseur lui-m\u00eame. Les a\u00e9rogels \u00e0 base de TiO2<\/sub> trouvent \u00e9galement des applications en photocatalyse (production d\u2019hydrog\u00e8ne et r\u00e9duction du CO2<\/sub>).<\/p>\n

Les d\u00e9veloppements conduits dans le groupe concernent \u00e9galement les membranes composites<\/strong> (polym\u00e8res fluor\u00e9s et charge argileuse), utilis\u00e9es comme \u00e9lectrolyte dans les dispositifs \u00e9lectrochimiques \u00e0 membrane \u00e9changeuse de protons.<\/p>\n

Electrodes et membranes sont in fine<\/em> associ\u00e9es en assemblages membrane-\u00e9lectrode (AME) pour \u00eatre test\u00e9\u00e9s en monocellule (25 cm\u00b2) dans les conditions les plus proches des conditions op\u00e9ratoires.<\/p>\n

En parall\u00e8le, le groupe MATPRO travaille \u00e0 l\u2019am\u00e9lioration des syst\u00e8mes piles \u00e0 combustible<\/strong>\u00a0en proposant, \u00e9tudiant et testant sur banc d\u2019essai (jusqu\u2019\u00e0 10 kW) des innovations technologiques \u00e0 \u00e9chelle prototype, allant de la gestion thermique et fluidique des stacks<\/em> \u00e0 la recirculation d\u2019hydrog\u00e8ne.<\/p>\n

En appui de ces d\u00e9veloppements, le groupe d\u00e9veloppe une expertise en mati\u00e8re de mod\u00e9lisation<\/strong>, notamment pour rendre compte des ph\u00e9nom\u00e8nes responsables des chutes de performance enregistr\u00e9es avec le temps et les anticiper.<\/p>\n\t\t<\/div>\n\t<\/div>\n<\/div>\n\n\n

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Le stockage d\u2019\u00e9lectricit\u00e9\n<\/strong><\/h2>\n\t\t<\/div>\n\t<\/div>\n<\/div>\n\n
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Les travaux du groupe portent sur la synth\u00e8se de mat\u00e9riaux d\u2019\u00e9lectrode de type carbone-oxyde m\u00e9tallique, synth\u00e9tis\u00e9s par voie sol-gel, impr\u00e9gnation ou traitement thermique, pour les batteries et les supercapacit\u00e9s (batteries Lithium-Ion avec extension Sodium-Ion).\nCes mat\u00e9riaux sont \u00e9galement caract\u00e9ris\u00e9s en pile bouton pour se rapprocher de l\u2019application finale.\nLe groupe attache une importance particuli\u00e8re aux pr\u00e9curseurs utilis\u00e9s pour la synth\u00e8se des mat\u00e9riaux en orientant ses choix vers des ressources dites non critiques \u00e9conomiquement ou environnementalement allant jusqu\u2019\u00e0 explorer les bioressources.<\/p>\n\t\t<\/div>\n\t<\/div>\n<\/div>\n\n\n

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L\u2019isolation thermique et les enveloppes faiblement d\u00e9perditives<\/h2>\n\t\t<\/div>\n\t<\/div>\n<\/div>\n\n
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\"Isolation<\/p>\n\t\t<\/div>\n\t\t

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L\u2019exploration des superisolants thermiques vise essentiellement les applications b\u00e2timents<\/strong> (isolation thermique par l\u2019int\u00e9rieur et l\u2019ext\u00e9rieur). Les travaux portent aussi bien sur les syst\u00e8mes min\u00e9raux<\/strong> (a\u00e9rogels de silice) et organiques (a\u00e9rogels de polyur\u00e9thane, d\u2019ac\u00e9tate de cellulose, \u2026) qu\u2019hybrides et composites\u00a0<\/strong>(silice-polyur\u00e9thane, silice-r\u00e9sorcinol, silice-cellulose, \u2026). Ils vont de la synth\u00e8se des gels nanostructur\u00e9s jusqu\u2019\u00e0 la caract\u00e9risation des mat\u00e9riaux m\u00e9soporeux et l\u2019\u00e9tude de leur performance. Les superisolants biosourc\u00e9s<\/strong> \u00e0 base de polysaccharides (pectine, \u2026) sont \u00e9galement explor\u00e9s en collaboration avec le CEMEF \u00a0MINES Paris \u2013 PSL<\/a> en vue de r\u00e9duire les co\u00fbts de synth\u00e8se et l\u2019impact environnemental.<\/p>\n\t\t<\/div>\n\t<\/div>\n<\/div>\n\n\n

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Nos projets phares<\/h2>\n

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MATHYLDE <\/strong><\/h3>\n

Materials for hydrogen production to Lower our dependency on existing ones (PEPR Hydrog\u00e8ne ANR-22-PEPHY-0011, 2023-2027). <\/em><\/p>\n

Ce projet, coordonn\u00e9 par PERSEE, vise \u00e0 proposer de nouveaux assemblages membrane-\u00e9lectrodes (AMEs) pour l\u2019\u00e9lectrolyse de l\u2019eau basse temp\u00e9rature afin de r\u00e9duire les co\u00fbts de production et de fonctionnement des \u00e9lectrolyseurs \u00e0 membrane \u00e9changeuse de protons.<\/p>\n

En savoir +<\/a><\/p>\n\t\t<\/div>\n\t\t

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IDEAS<\/strong><\/h3>\n

I<\/em>nnovative Degradation Analysis and Material Development for AEM Systems<\/em> (ANR\/BMBF DVH2, 2024-2027).<\/em><\/p>\n

Le projet franco-allemand IDEAS, dont PERSEE est le coordinateur France, vise \u00e0 am\u00e9liorer la technologie d\u2019\u00e9lectrolyse alcaline \u00e0 membrane (AEM) en \u00e9tudiant les ph\u00e9nom\u00e8nes de d\u00e9gradation tout en d\u00e9veloppant de nouveaux mat\u00e9riaux d\u2019\u00e9lectrodes \u00e0 base d\u2019a\u00e9rogels. Le projet comprend un volet mod\u00e9lisation s\u2019appuyant sur un proc\u00e9d\u00e9 d\u2019apprentissage automatique bas\u00e9 sur un r\u00e9seau de neurones optimis\u00e9 sous la contrainte de lois physiques (physics-informed neural network<\/em>)\n<\/span><\/p>\n

En savoir +<\/a><\/p>\n\t\t<\/div>\n\t<\/div>\n<\/div>\n\n\n

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DURASYS-PAC<\/h3>\n

Durabilit\u00e9 des Syst\u00e8mes Piles \u00e0 Combustible<\/em> (PEPR Hydrog\u00e8ne, ANR-22-PEHY-0002)<\/p>\n

Ce projet vise \u00e0 am\u00e9liorer la durabilit\u00e9 des syst\u00e8mes piles \u00e0 combustible \u00e0 membrane \u00e9changeuse de protons (PEMFC) pour la mobilit\u00e9 lourde. PERSEE y \u00e9tudie les m\u00e9canismes de d\u00e9gradation et l\u2019impact de certains modes de fonctionnement via la caract\u00e9risation d\u2019assemblages membrane-\u00e9lectrodes et la mod\u00e9lisation des performances du syst\u00e8me.<\/p>\n

En savoir +<\/a><\/p>\n\t\t<\/div>\n\t\t

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HYTREND<\/strong><\/h3>\n

Projet f\u00e9d\u00e9rateur de l\u2019institut Carnot M.I.N.E.S (2020-2023) coordonn\u00e9 par PERSEE, ayant rassembl\u00e9 13 laboratoires autour de la production d\u2019hydrog\u00e8ne, du captage de CO2<\/sub>, de la m\u00e9thanation, de la d\u00e9tection et du stockage de gaz notamment.<\/p>\n

En savoir +<\/a><\/p>\n\t\t<\/div>\n\t<\/div>\n<\/div>\n\n\n

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Nos partenariats strat\u00e9giques<\/h2>\n

\"Partenaires<\/p>\n

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