Deshydrogénation catalytique Partielle de carburants liquides pour la génération d'HYdrogène embarquée

par Rafael Garcia Garrido

Projet de thèse en Chimie et Physico-Chimie des Matériaux

Sous la direction de Gilles Taillades et de Mélanie Taillades.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de Sciences Chimiques (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-....) , en partenariat avec ICGM - Institut Charles Gerhardt de Montpellier (laboratoire) et de AIME - Agrégats, Interfaces, Matériaux pour l'Energie (equipe de recherche) depuis le 02-05-2018 .


  • Résumé

    L'un des objectifs de l'industrie aéronautique est de proposer une flotte aérienne plus respectueuse de l'environnement. Dans ce contexte une nouvelle génération d'avions plus électrifiés doit être développée. Cette évolution repose en partie sur l'intégration d'une pile à combustible en remplacement des Unités de Puissance Auxiliaire. Le sujet de recherche proposé ici est la déshydrogénation catalytique partielle du kérosène, permettant de générer de l'hydrogène à bord de l'avion pour alimenter une pile à combustibles. La génération d'hydrogène, à partir du kérosène est une solution intéressante, dans la mesure où le kérosène modifié peut être réinjecté dans le pool de carburant. L'hydrogène est en principe exempt de CO et CO2 et peut directement alimenter une pile à combustible à bord pour apporter de l'électricité aux systèmes auxiliaires secondaires, sans étape de purification. La phase liquide, composée d'hydrocarbures partiellement déshydrogénés conserve ses propriétés initiales et les spécifications requises pour être réutilisé en tant que carburant. Ce projet de recherche vise dans un premier temps, à optimiser la productivité d'hydrogène tout en maintenant un taux de pureté élevé de l'hydrogène généré, ce qui nécessite le développement et l'optimisation de matériaux catalytiques et d'un procédé de reformage catalytique. Le projet vise ensuite à intégrer le matériau catalytique et la technologie de reformage à une pile à combustible PEM, pour fournir de l'électricité, chaleur et eau. La faisabilité du concept sera ensuite validée à l'échelle d'un short-stack.

  • Titre traduit

    Production of hydrogen by catalytic partial dehydrogenation of hydrocarbon fuels


  • Résumé

    One of the objectives of the aeronautic industry is to provide a more efficient and greener aircraft fleet environment. In this context a new generation of more electrified aircraft must be developed. One of the technologies on the MEA roadmap is a fuel cell secondary power generation unit replacing the current Auxiliary Power Units (APU). The project is based on the concept for hydrogen generation on-board an aircraft by partial dehydrogenation of kerosene jet fuel. The use of kerosene as source of hydrogen is of great interest as the lack of oxygen in the kerosene composition makes it suitable for partial dehydrogenation to produce dehydrogenated hydrocarbons in the liquid phase and hydrogen in the gas phase. The hydrogen is free of CO and CO2 and so can directly feed the on-board fuel cell for supply of electrical energy to auxiliary systems, without a purification step. The liquid phase, composed of partially dehydrogenated hydrocarbons, maintains its original fuel properties with the requisite specifications to be used as jet fuel. The primary aim of the research project is to improve hydrogen productivity without detriment to the purity of the hydrogen generated, which requires development, optimization and scale-up of advanced catalysts, as well as process optimization. The other objective is the integration of the resulting catalyst and reformer technology with a PEM fuel cell stack to provide electricity, heat and water. A highly efficient integrated system, with a PEM fuel cell stack will be developed, for the validation of the partial dehydrogenation reaction process.