Post-Doc Amélioration des Performances en Corrosion des Interconnecteurs d'Electrolyseur HT H/F CEA

La technologie d'Electrolyse de la vapeur d'eau à Haute Température (EHT) est une technologie prometteuse pour produire de l'hydrogène décarboné à haut rendement et à bas coût. Le CEA et la société GENVIA, ont lancé, début 2021, un programme R&D ambitieux pour développer commercialement des EHT à court-terme. Bien que la technologie se montre extrêmement intéressante, la durabilité de l'EHT reste un volet qu'il faut nettement améliorer pour lui permettre d'être compétitif économiquement. En particulier, les interconnecteurs en acier inoxydable ferritique souffrent de deux limitations majeures qui diminuent progressivement le rendement de la cellule :

* L'oxydation de leur surface dans le temps qui a pour effet la formation d'une couche d'oxyde faiblement conductrice diminuant la performance des empilements (stacks) EHT pour chacune des atmosphères d'électrodes à oxygène et hydrogène ;

* L'évaporation du chrome contenu dans l'acier qui empoisonne l'électrode à oxygène des cellules céramiques.

Pour limiter ces deux phénomènes, il a été démontré dans la littérature que l'application d'un revêtement protecteur est indispensable, à minima côté électrode à oxygène. Afin d'être le plus efficace possible, le revêtement doit être un excellent conducteur électrique, permettre la diminution de la cinétique d'oxydation de l'acier sous-jacent et réduire drastiquement la volatilisation du chrome. De plus, le procédé utilisé pour réaliser le dépôt doit être applicable industriellement à un coût acceptable, de manière adaptée au design du stack considéré. Les spinelles conductrices font partie des revêtements de référence pour cette application mais d'autres solutions peuvent être envisagées.

Par ailleurs, la particularité des interconnecteurs est qu'ils fonctionnent au contact de deux atmosphères différentes : l'air d'un côté et un milieu vapeur d'eau - hydrogène de l'autre côté. Il a été montré dans la littérature que les phénomènes d'oxydation observés en atmosphère « duale » pouvaient différer fortement des phénomènes d'oxydation observés lors de l'utilisation d'une seule atmosphère. Cet aspect doit donc être également investigué sur les interconnecteurs avec et sans revêtement.

Enfin, des joints de verre sont appliqués sur les interconnecteurs pour séparer les différentes environnements (air d'un côté et mélange H2/H2O de l'autre). L'interaction entre le joint de verre et l'interconnecteur doit être investigués ainsi que des solutions de limitation proposées.

Le(la) candidat(e) qui sera recruté(e) aura pour objectif de participer à l'élaboration de solutions industrielles robustes en terme de performance et de coût pour les interconnecteurs des EHT (voir descriptif sujet).