« Gérer l’eau dans une pile PEMFC » et « Champ solaire Fresnel »

Eau et PEMFC

Les performances et la dégradation des PEMFC sont fortement dépendantes de la quantité d’eau présente dans les différents composants des assemblages membrane-électrodes (AME). La répartition d’eau au sein d’un AME est très hétérogène ce qui conduit à un fonctionnement et donc à une dégradation inhomogène des AME. La connaissance des conditions de fonctionnement locales et de ces inhomogénéités par des méthodes de mesures non intrusives est indispensable pour la compréhension des mécanismes de dégradation et l’optimisation du fonctionnement des piles.

Le CEA-Liten travaille depuis des années dans ce domaine et il est possible aujourd’hui d’évaluer la répartition d’eau dans une membrane de 50 µm d’épaisseur dans les conditions de fonctionnement de l’application transport.

Une analyse des résultats obtenus grâce aux grands instruments déterminera les profils de concentrations d’eau locaux dans la membrane. A moyen terme, ces études seront menées pour des températures de fonctionnement supérieures à 100°C. Ces résultats expérimentaux placent le CEA au meilleur niveau mondial.

Outils optiques pour Fresnel

L’optimisation énergétique d’un champ solaire de type Fresnel est régit par un certain nombre de paramètres (hauteur du récepteur, largeur de l’absorbeur, nombre et largeur des réflecteurs…). La problématique est donc de développer une méthode d’évaluation des performances optique-thermique-mécanique du champ solaire pour optimiser le design. Cette méthode a été développée par le CEA-Liten dans le cadre du projet ALSOLEN-SUP (voir ci-dessous).

Le CEA-Liten annonce avoir réussi à développer des outils de conception méca-optique, à optimiser le design du champ solaire pour production de vapeur surchauffée et à obtenir un gain de 5% sur le rendement par rapport à ALSOLEN.

La société ALSOLEN conçoit et réalise en effet des centrales solaires thermodynamiques de moyenne puissance (-20 MW) utilisant des miroirs de Fresnel. Elle s’appuie tant sur les bases technologiques du CEA LITEN que sur celles de les filiales du Groupe Alcen.

Celles-ci utilisent une huile comme fluide caloporteur. Cette huile portée à 300°C, transfère son énergie thermique à un cycle Organique de Rankine (ORC) qui en actionnant une turbine, génère de l’électricité.

L’originalité des centrales solaires thermodynamiques ALSOLEN consiste entre autres en une conception intégrant un maximum de fabrications sur le lieu d’installation, une maintenance réduite et aisée, ainsi qu’une longue durée de vie. Un stockage thermique y est intégré venant s’insérer dans un cycle électrique complet de type smart grid avec le cas échéant utilisation de la chaleur résiduelle, par exemple pour la désalinisation de l’eau de mer.

Une centrale solaire thermodynamique de forte puissance (50 MWe et au delà) dénommée ALSOLEN SUP est à un stade avancé de développement. La technologie ALSOLEN SUP génèrera directement de la vapeur surchauffée à 450°C et sera dotée elle aussi d’une capacité de stockage thermique.