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Techniques d’essais pour les énergies renouvelables

L'approvisionnement énergétique est l'un des plus grands et plus importants enjeux de notre époque: Le secteur de l'énergie est à l'origine d'environ deux tiers des émissions mondiales de CO2. Le développement d'une production énergétique respectueuse du climat - à partir d'énergies renouvelables - est essentiel pour faire face au changement climatique. Outre le solaire, l'éolien et l'hydraulique, la technologie de l'hydrogène prend une importance croissante sur le marché mondial de l'énergie afin d'atteindre l'objectif de neutralité carbone et de contribuer ainsi à la protection du climat. Tant le matériau que l'infrastructure - tout au long de la chaîne de valeur de l'industrie de l'hydrogène - posent de nouveaux défis aux essais de matériaux.

Technologie de l’hydrogène Solaire Technologie des batteries

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  • Brochure sur l’hydrogène PDF 11 MB

Solutions d’essai pour la technologie de l’hydrogène

Considéré comme vecteur énergétique idéal de l’avenir, l'hydrogène est utilisé depuis longtemps dans l'industrie chimique comme matière première ou combustible. L'hydrogène est un élément fondamental de la transition énergétique souhaitée, c'est pourquoi il se prête à une large utilisation, par exemple dans les domaines de l'industrie, des transports, de l'électricité et du chauffage. L'hydrogène vert produit à partir d'énergies renouvelables réduit les gaz à effet de serre et contribue ainsi à la protection du climat.

Élément le plus courant, l'hydrogène est disponible de manière quasi illimitée, directement utilisable et peut être transporté et stocké sous forme gazeuse ou liquide. Sa densité énergétique très élevée et sa simplicité d’utilisation sous forme liée en font donc une source d'énergie attrayante, mais dont la manipulation est très exigeante et non totalement dépourvue de problème.

Grâce à sa faible densité et sa petite section moléculaire, l'hydrogène se diffuse aisément et rapidement à travers les matériaux solides. Dans les matériaux métalliques, par exemple, cela entraîne une fragilisation par l’hydrogène et donc une forte réduction de la résistance du matériau. Les essais mécaniques de matériaux sont donc un élément essentiel à la caractérisation et au développement de nouveaux matériaux, soumis à un fonctionnement à long terme et en toute sécurité sous l'influence de l'hydrogène. Des composants importants et critiques pour la sécurité sont utilisés dans les domaines suivants:

  • Production d'hydrogène (par exemple, électrolyseurs)
  • Transport de l'hydrogène (par exemple, tuyaux, vannes)
  • Stockage de l'hydrogène (par exemple, gaz liquide, récipients sous pression)
  • Conversion d'énergie (par exemple, piles à combustible)

Les essais mécaniques de matériaux nécessitent une technologie d'essai très précise et adaptée, qui permet de déterminer des caractéristiques fiables de matériaux sous l'influence directe de l'hydrogène, de très hautes pressions, de très basses températures, mais aussi sur de très longues périodes.
ZwickRoell propose des solutions d’essais, qui répondent entièrement aux exigences élevées de l'industrie de l'hydrogène et apportent une contribution importante à l'évolution des matériaux et composants..

Tests sous températures cryogéniques
Les essais de matériaux cryogéniques sont réalisés à des températures très basses, inférieures à <120 K (-153 °C). Les basses températures sont générées par des enceintes thermiques, des cryostats à immersion ou des cryostats à flux continu.
vers Tests sous températures cryogéniques
Influence de l’hydrogène sur les matériaux métalliques / Fragilisation par l’hydrogène
Besoins d’essais et enjeux dans le domaine du stockage et du transport de l'hydrogène gazeux
Méthodes normalisées pour l'évaluation de la fragilisation par l'hydrogène ainsi que solutions d'essais en environnement d'hydrogène sous pression au moyen d'un autoclave à hydrogène (réservoir d'hydrogène sous pression) ou de la technique des éprouvettes creuses
vers Influence de l’hydrogène sur les matériaux métalliques / Fragilisation par l’hydrogène
Essai des piles à combustible à l’hydrogène
vers Essai des piles à combustible à l’hydrogène

Essai sur cellules photovoltaïques

Solaire
Solutions d’essais CEI et/ou EN 61215 pour panneaux à couche épaisse CEI et/ou EN 61646 pour panneaux à couches minces.
vers Solaire

Solutions d’essai pour cellules de batteries lithium-ion, modules de batteries et packs de batteries

Une cellule de batterie lithium-ion est constituée de différents composants et matériaux qui, en raison de leurs multiples fonctions, sont exposés à diverses contraintes. En production, les matériaux sont ainsi soumis à des contraintes électrochimiques, thermiques et mécaniques lors des différentes étapes de fabrication afin de répondre à de semblables contraintes. ZwickRoell propose des solutions d'essais pour les cellules de batteries lithium-ion, les modules de batteries et packs de batteries.

  • Différents matériaux sont utilisés: Matériau d'électrode en feuille d'aluminium et de cuivre, séparateurs en polymère (PE ou PP), revêtements d'électrode en graphite ou titanate, revêtements en oxyde métallique de lithium, boîtiers à base d'aluminium (boîtiers solides ou feuilles laminées), etc.
  • Les matériaux sont testés en contraintes de traction, résistance au flambage, résistance à la fissuration, forces de cisaillement, résistance des joints scellés, adhérence, résistance à la perforation, élasticité, contrainte de température ou résistance à la compression. Certains composants sont, de plus, soumis à des essais de fonctionnalités, tels que les forces de cisaillement sur les terminaux ou la résistance à la perforation des soupapes de sécurité des cellules prismatiques ou un simple test de résistance des soudures des parafoudres.
  • Une cellule lithium-ion doit être comprise dans son cycle de performance. Dans ce contexte, l’acquisition de la déformation mécanique de la cellule par gonflement (swelling) lors chargement joue un rôle important pour la conception de l'environnement de la cellule de batterie. Autres enjeux: Résistance à la température sur une large plage de températures (-40 °C à +120 °C), résistance aux vibrations, aux chargements cycliques et aux processus de vieillissement dus aux influences électrochimiques.

En savoir plus sur l’essai de batteries

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