« Le fait que nos matériaux sont toujours parfaitement adaptés à l’application spécifique est ce qui nous permet de nous démarquer de nos concurrents », déclare Dr Alexander Hähnel. Jürgen Emig, son collègue de l’ « Équipe hydrogène » de Technology & Innovation (T&I) ajoute: « Pour l’hydrogène, la compétence matériaux est de prio 1, pour toutes les applications sur toute la chaîne de valeur, de l’électrolyse à la pile à combustible. »
Quelles sont, du point de vue du développement de matériaux, les missions concernant le sujet d’avenir qu’est l’hydrogène ? Il faut par exemple, pour des raisons de sécurité et de rentabilité, empêcher que les molécules d’hydrogène, de très petite taille, ne traversent les matériaux des joints (le terme technique est la « perméation ») et s’évaporent. À l’inverse, ces matériaux ne doivent en aucun cas dégager des substances nocives susceptibles d’avoir une incidence négative sur les processus dans les piles à combustible ou les électrolyseurs. De plus, selon l’application, les joints doivent résister à des différences de pression et de températures importantes, de même qu’à des solutions alcalines caustiques ou à des concentrations d’oxygène élevées accélérant le vieillissement.
Pas de normes jusqu’ici
Les solutions standard existantes ne suffisent que rarement ici. En général, pour les applications à l’hydrogène, des matériaux de joints et des formes nouveaux doivent être conçus, ou il faut tout au moins soumettre les matériaux donnés à une analyse ciblée permettant de déterminer s’ils sont adaptés aux exigences correspondantes, surtout en termes de longévité. Autre difficulté : il existe parallèlement plusieurs technologies d’électrolyse et de piles à combustible, et jusqu’ici, aucune d’entre elles n’a établi des normes. Les démarches et designs varient selon les fabricants – dans cette branche d’avenir, beaucoup de choses restent fluides.
Toutefois, dans le développement de matériaux, FST affiche déjà des succès appréciables. L’un de ces développements est le 35 FCPO 100, de traitement similaire à une silicone liquide, utilisé entre autres par les collègues du Groupe sœur Freudenberg e-Power Systems dans leurs piles à combustible basse température PEM. 70 FKM 256261 est un autre matériau développé spécialement par FST pour les besoins de l’électrolyse PEM et les piles à combustion haute température PEM, et qui a récemment été mis en série avec succès.
Plus de deux millions d’euros pour les équipements d’essai
« Il nous faut pour l’hydrogène des durées de développement plus courtes que celles que nous connaissons de l’industrie automobile », souligne Alexander Hähnel. Un élément essentiel pour un travail de développement accéléré est la possibilité de réaliser, en laboratoires et sur des bancs d’essai, des tests pertinents. « Nous réaliserons pour cela d’ici la fin de l’année des investissements de plus de deux millions d’euros », rapporte Jürgen Emig. Il s’agit là entre autres d’obtenir plus de données axées sur la pratique quant à l’influence des fluides, par exemple de l’oxygène, et du flux sur le joint. « Et puis nous voulons comprendre la totalité de la cellule », poursuit Jürgen Emig. Un nouveau banc d’essai permettra à FST de tester quatre cellules parallèlement. Pour les tests de stacks de piles à combustible ou d’électrolyse, FST coopère également directement avec les clients et des instituts renommés comme Fraunhofer ou le centre de Recherche sur l’Énergie solaire et l’Hydrogène de Bade-Wurtemberg (ZSW).
Souvent, les joints doivent assurer, outre l’étanchéité, des fonctions supplémentaires, ce qui rend plus complexe encore le travail de développement de matériaux combinés – dont le caoutchouc sur des pièces support, ou des plastiques haute performance. Exemple de cette intégration de fonctions : les éléments Plug & Seal à capteurs, ou les joints de plaques bipolaires ou de cadre de cellule, qui assurent à la fois l’étanchéité et la conduite des fluides. Le but est de faciliter l’assemblage et de réduire les coûts pour les fabricants de piles à combustible.
Pour l’hydrogène, déclare Jürgen Emig, « le principe „Innovating Together“ des Lead Center, des divisions et de Technology & Innovation (T&I) joue chez FST un rôle important et précieux ».
« Nous voulons comprendre la totalité de la cellule. »
