Cofinancé par l’Union européenne dans le cadre du Fonds Européen de Développement Régional (FEDER), le projet collaboratif de R&D « STACK NEXTGEN » unissant la société SYMBIO à deux organismes de recherche (LEPMI de Grenoble INP et MATEIS de l'INSA Lyon) avait pour ambition de repousser les limitations des PEMFC en termes de coût en matériaux critiques et d’impact environnemental, et de réaliser des avancées substantielles en améliorant le rendement, la durabilité, la recyclabilité et le coût des systèmes PEMFC.
SYMBIO, porteur du projet, est un fleuron régional et national des technologies hydrogène PEMFC pour véhicules légers et commerciaux, bus, camions et autres formats de véhicules électriques (FCEV). Détenue à parts égales par Faurecia et Michelin, SYMBIO possède une expertise unique en matière de technologie hydrogène PEMFC et d'intégration en véhicules.
En collaborant avec le LEPMI de l'Institut National Polytechnique de Grenoble (UMR 5279), SYMBIO souhaitait adresser et résoudre les limitations liées à la recyclabilité des assemblages membrane-électrodes (AME) utilisés au sein des PEMFC. SYMBIO souhaitait ainsi répondre plus favorablement aux principes d'économie circulaire et de recyclabilité de ses systèmes, une vigilance importante devant être maintenue au niveau du platine, en raison de la concentration de sa production (Afrique du Sud et Russie), du ionomère en raison de sa production (chimie complexe du fluor) et des critères de responsabilité sociale et environnementale.
Le projet « STACK NEXT GEN » a contribué directement aux objectifs régionaux et européens en matière d'innovation et de préservation, ainsi que de protection de l'environnement (axe 1- FEDER 2014-2020 Région Auvergne Rhône-Alpes et Objectifs 20-20-20) : amélioration de la qualité de l'air, réduction des émissions de CO2, développement des énergies renouvelables. En effet, les FCEV n'ont pas de moteur thermique et n'ont pas recours aux énergies fossiles. Ils n'émettent ni de particules, ni de CO2 lorsque l'hydrogène est produit à partir d'énergies renouvelables (30% de moins qu'un véhicule thermique, si l'hydrogène est produit à partir de gaz naturel).
Les activités de R&D du LEPMI ont été menés au sein du « WP7-Procédés de recyclage du platine et du ionomère des stacks en fin de vie ou des « chutes de fabrication » des composants du stack NEXTGEN.
La problématique principale du recyclage des PEMFC se situe au niveau des matériaux rares et précieux (platine, ruthénium) contenus dans les couches catalytiques (électrodes). Ces matériaux justifient seuls la recherche de processus efficaces de recyclage. D'autre part, et même s'il n'existe pas de réglementation européenne portant sur l'utilisation et la fin de vie des PEMFC, on peut s'attendre à ce qu'elle paraisse d'ici peu d'années, imposant des taux de recyclage élevés, comme pour les batteries, les véhicules ou les déchets électroniques [réf. Directives batteries, D3E, VHU et ROHS]. Cet aspect justifie de s'intéresser de manière plus globale au recyclage des stacks, et pour les AME, au recyclage des métaux précieux, du ionomère et des fibres de carbone contenues dans les couches catalytiques, les membranes et les couches de diffusion des gaz, respectivement.
Ainsi, l'objectif du LEPMI a été de rechercher et développer un procédé permettant de recycler les AME constitutives des BPP NEXTGEN. Le recyclage a été rendu difficile par les phénomènes de vieillissement observés au niveau des AME, ces derniers étant chimiquement et structurellement modifiés par divers mécanismes de dégradation mise en évidence par les travaux précédents du LEPMI. Néanmoins, des procédés peu générateurs d’effluents ont pu être développés pour la récupération (électrochimique) du platine des couches actives, et celle du ionomère des couches actives et des membranes sans emploi de solvants à grand impact environnemental.
Le projet STACK NextGen a été cofinancé par l’Union européenne dans le cadre du Fonds Européen de Développement Régional (FEDER).
Objectifs du projet : Mettre en place un procédé de recyclage des composants à hautes valeurs ajoutées :
- Les métaux nobles (Pt, Ni, Co, Ru),
- Le ionomère perfluoré (de la membrane & des électrodes).