Conception et assemblage de nouveaux réacteurs générateurs d’hydrogène utilisant la technologie PEM et applications possibles dans les piles à combustible PEM

Cette thèse de doctorat aura pour objectif principal la “Conception et l’assemblage de réacteurs générateurs d’hydrogène et le processus inverse de production d’électricité à partir de H2 (piles à combustible) basés sur la technologie PEM”.

La thèse s’inscrit dans une idée plus large de collaboration qui inclut également l’étude du stockage de l’hydrogène dans des réservoirs en matériaux composites et l’utilisation d’hydrures. Les entités participant à cette thèse sont SIEBC, une entreprise dans le domaine des gaz industriels, l’Université Rovira i Virgili et le Centre Technologique Eurecat.

L’objectif général du projet, dans lequel nous voulons inclure cette thèse de doctorat, est de générer une activité autour d’une nouvelle technologie de génération d’hydrogène in situ, beaucoup moins chère et plus sûre que les systèmes actuels, et modulable en fonction de la capacité et de la puissance nécessaires. Cette technologie sera complétée par le développement d’un système de stockage sûr, ainsi que par des systèmes de canalisation qui permettront de transporter l’hydrogène des centres de distribution aux points d’approvisionnement.

L’hydrogène vert a acquis une grande importance en tant que source d’énergie propre et renouvelable. L’hydrogène vert est produit à partir de l’électrolyse de l’eau en utilisant de l’électricité renouvelable, telle que celle générée par des panneaux solaires ou des turbines éoliennes. Contrairement à l’hydrogène conventionnel, qui est obtenu à partir de combustibles fossiles, l’hydrogène vert n’émet pas de dioxyde de carbone ni d’autres gaz à effet de serre lors de sa production ou de son utilisation, ce qui en fait une alternative prometteuse pour lutter contre le changement climatique et réduire la dépendance à l’égard des combustibles fossiles.

En outre, l’étude et l’optimisation des gazoducs pour le transport et l’utilisation des gaz dans le cadre de la décarbonisation sont également menées d’un point de vue plus large.

Les connaissances préalables d’Eurecat et de l’URV (centrées sur le Dr. Ricard Garcia Valls et ses équipes dans les deux institutions) se situent à une échelle de TRL3-4, en monocellules, mais s’étendent actuellement jusqu’à TRL5 en interne.

Pour ce faire, les étapes suivantes sont définies:

1- Etude bibliographique de l’état de l’art pour les petits électrolyseurs (5Nm3/h) afin de décider du point de départ (Par exemple, Stack consumption : 4,7 kWh/Nm3 H2, consommation électrique AC (BoP + stack) : 5,5 kWh/Nm3 H2)
2- Fabrication d’une réplique de monocellule de taille standardisée avec les matériaux actuellement disponibles sur le marché. Fabrication et test de la cellule.
3- Modifications des matériaux de la cellule avec des innovations propres. Essai de performance.
4- Assemblage d’une pile de 3 cellules égales à celles testées au point 3.
5- Assemblage d’un stack de 0,1-1kW, test et optimisation. Recommandations pour la fabrication d’unités jusqu’à 30kW.
6- Etude des effets de la qualité de l’eau fournie et du vieillissement des unités.Enfin, il sera proposé de fabriquer un modèle pilote à l’échelle pré-commerciale que l’entreprise pourra présenter comme un prototype ainsi que l’application de certains concepts développés, tels que le scellement des unités, la production d’AME et de plaques bipolaires, pour la construction immédiate de cellules PEM à l’échelle 0,1-1,0kW comme cas d’essai pour des unités plus grandes.

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Conception de systèmes réactifs pour le stockage de l’hydrogène

L’objectif principal de cette thèse de doctorat sera la “Conception de systèmes réactifs pour le stockage de l’hydrogène”.

La thèse fait partie d’une idée plus large de collaboration qui inclut également l’étude du stockage de l’hydrogène dans des réservoirs composites et l’utilisation d’hydrures. Les entités participant à cette thèse sont SIEBC, une entreprise dans le domaine des gaz industriels, l’université Rovira i Virgili et le centre technologique Eurecat. L’université et le centre technologique le font par le biais d’Internet.

En outre, l’étude et l’optimisation des gazoducs pour le transport et l’utilisation des gaz dans le cadre de la décarbonisation sont également menées d’un point de vue très large. Les connaissances préalables d’Eurecat et de l’URV (centrées sur le Dr Ricard Garcia Valls et ses équipes de collaborateurs des deux institutions) disposent de réacteurs permettant d’accueillir plusieurs lits fixes afin de pouvoir réaliser le prototype final.

Pour ce faire, les étapes suivantes sont définies:

1- Etude bibliographique de l’état de l’art de l’utilisation des systèmes réactifs réversibles utilisant l’hydrogène gazeux.
2- Montage d’un réacteur à lit fixe avec différentes combinaisons de catalyseurs.
3- Etude de la cinétique et des conditions de température et de pression. Essai de cycle de fonctionnement.
4- Modifications du réacteur conçu pour l’adapter aux fonctions et cycles appropriés.
5- Assemblage d’un réacteur à plus grande échelle pour évaluer les paramètres de mise à l’échelle.
6- Conception finale et définition des conditions de fonctionnement du système de stockage.

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Ricard García Valls est le nouveau directeur du département de génie chimique

Il est proposé de renforcer les différents axes de recherche et d’innovation, d’équilibrer le personnel, d’unifier le département et d’améliorer les relations internes et externes.

Ricard Garcia Valls est le nouveau directeur du département de génie chimique de l’URV avec les votes favorables de 39 des 45 votes exprimés par le conseil de département lors des élections qui ont eu lieu le 2 octobre dernier. Il succède à Joan Salvadó et sera accompagné de Fèlix Llovell en tant que secrétaire du département.

Après avoir obtenu son doctorat en sciences chimiques à l’UAB en 1995, Garcia Valls a effectué un séjour postdoctoral au MIT de 1996 à 1998, au département d’ingénierie chimique avec le professeur Alan Hatton. Depuis 1998, il est professeur au département de génie chimique de l’URV et a été sous-directeur et directeur de l’ETSEQ.

Il est chercheur dans le domaine de la technologie chimique, en particulier dans les technologies et opérations de séparation et d’encapsulation des membranes, et s’est spécialisé ces dernières années dans les piles à combustible et la décarbonisation. Il l’a fait plus particulièrement dans le domaine de l’hydrogène et du captage et de la transformation du CO2. De 2020 à aujourd’hui, il a été directeur de l’unité de technologie chimique d’Eurecat, d’où il a promu avec son équipe que l’hydrogène soit dirigé en interne et en externe depuis Tarragone. Il est également membre de différentes commissions en Catalogne et en Espagne pour la décarbonisation et l’industrie chimique.

Il a supervisé 16 thèses de doctorat, publié plus d’une centaine d’articles scientifiques indexés, déposé deux brevets et dirigé plus de cinquante projets publics et privés. Son principal axe de recherche porte sur l’application de la technologie chimique en médecine et plus particulièrement pour le traitement du cancer à l’aide de technologies d’encapsulation. Du point de vue de l’enseignement, il a enseigné des matières dans la spécialité des sciences du génie chimique et s’est spécialisé dans la méthodologie des projets avancés intégratifs, en travaillant avec des projets en équipe ouverte et en appliquant les principes internationaux du CDIO (conceive, design, implement and operate), qu’il a mis en place dans le laboratoire ouvert de génie chimique et le concours ChemEcar.

En ce qui concerne la gestion du département de génie chimique, Ricard Garcia Valls propose d’abord d’améliorer la cohésion interne du département, d’accroître la communication interne et d’avoir une image externe. Il entend gérer les ressources disponibles afin d’offrir les meilleures conditions de travail possibles, renforcer toutes les lignes de travail en matière de recherche et d’innovation, ainsi qu’équilibrer le personnel de soutien à l’enseignement et à la recherche, de manière transversale pour toutes les lignes ou tous les groupes de recherche. Cette amélioration devrait également avoir un impact sur l’équilibre des activités d’enseignement pour le personnel d’enseignement et de recherche du département.

Elle vise également à améliorer les relations avec les autres départements, les centres et les organes de gestion. Des relations avec des institutions extérieures à l’université, issues du monde des affaires, de la société et de l’innovation, afin de tirer parti de tous les talents existants dans le département et de le rendre attractif, à la fois pour attirer de nouveaux talents et pour la société en général, du plus proche au plus éloigné géographiquement.

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