Science des Procédés Céramiques et de Traitements de Surface (SPCTS)

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Laboratoire commun Air Liquide S.A.

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Thierry CHARTIER : thierry.chartier unilim.fr


Contexte/objectifs

Dans les décennies à venir, la production de gaz de synthèse, et en particulier d’hydrogène, va devenir un enjeu stratégique majeur. En effet, le prix des énergies "fossiles" ne cesse d’augmenter en liaison avec la limitation des ressources et la situation géopolitique mondiale. L’hydrogène en tant que vecteur énergétique devrait ainsi connaître un essor important avec le développement des piles à combustible, mais également pour la synthèse gaz-to-liquid de carburants propres. Dans ce contexte, nous avons créé en 2005 un laboratoire commun avec la Société AIR LIQUIDE dont la vocation est le développement de matériaux et de systèmes céramiques avec pour objectifs d’améliorer les technologies actuelles et de développer de nouvelles technologies de production d’hydrogène. Le laboratoire commun travaille selon trois axes :


Activités

Mise en forme de catalyseurs

Le procédé industriel de vaporeformage du gaz naturel (SMR) pour la production d’hydrogène utilise des matériaux catalytiques à architectures et micro(nano)structures multiéchelles complexes. Sur la base de formulations données définies par les spécialistes de la catalyse, et en maîtrisant toutes les étapes du procédé d’élaboration (notre domaine de compétence), nous développons des catalyseurs ultradivisés. Leurs microstructures particulières favorisent l’ancrage mécanique et chimique des phases actives, ce qui résulte en une amélioration des performances et de la stabilité en conditions opératoires.  

Echangeurs-réacteurs microstructurés

  Le développement des échangeurs-réacteurs haute température doit, du fait de l’intensification de procédés permettre à la fois des économies substantielles de volume d’installation (un à cent) et donc d’investissement, mais aussi une meilleure intégration énergétique. De surcroît, une cinétique élevée (vitesse de passage des gaz) doit permettre une meilleure gestion des réactions parasites (cokage, encrassement par carburation, zone exposée au Metal Dusting... ). Cette solution nécessite la réalisation de corps de réacteurs céramiques microstructurés présentant des canaux internes dont les surfaces sont recouvertes d’espèces actives.

Réacteurs catalytiques membranaires

La technologie développée est en rupture total avec les technologies actuellement utilisées pour le reformage du gaz naturel (CH4). La production du gaz de synthèse à partir du gaz naturel est assurée par un réacteur catalytique membranaire qui repose sur le transfert d’oxygène à travers un matériau présentant une conductivité mixte (ionique et électronique) à haute température (> 700°C) et sur l’oxydation partielle du méthane. Les matériaux retenus pour la réalisation du réacteur sont des oxydes à structure pérovskite présentant une semi-perméation élevée à l’oxygène.  

Mis à jour le 25 mai 2012

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