Pour aller plus loin – Hydrogène : quelles solutions de stockage…

Points à retenir

Le stockage de l’hydrogène sous forme solide, via des hydrures métalliques, représente une solution sûre, compacte et prometteuse pour la transition énergétique

Ce type de stockage permet d’éviter les risques liés à la compression (jusqu’à 700 bars) ou à la liquéfaction (−253 °C) de l’hydrogène.

Grâce aux procédés de nanostructuration par déformation plastique, il est possible d’améliorer les performances de ces matériaux : des temps de charge/décharge plus rapides, à des températures plus basses.

Le magnésium, notamment sous forme de MgH₂, présente des capacités de stockage volumique parmi les plus élevées (106 kg/m³), avec un faible impact environnemental.

Ces recherches répondent à des enjeux concrets : produire des réservoirs performants, accessibles, et acceptables socialement.

Méthodologies et technologies utilisées

Techniques de déformation plastique appliquées aux poudres métalliques : forgeage rapide, traitement SMAT (Surface Mechanical Attrition Treatment), HPT (High Pressure Torsion).

Nanostructuration interne du matériau pour améliorer les cinétiques d’absorption et de désorption de l’hydrogène.

Optimisation des alliages à base de magnésium, FeTi, TiVCr et Mg₂Ni en vue d’un stockage réversible.

Observation des microstructures par microscopie électronique et diffraction (EBSD, TKD).

Modélisation des transformations de phases entre métal et hydrure (ex : Mg ⇄ MgH₂), en fonction de la pression et de la température.

Collaborations interdisciplinaires

Travail mené au sein du laboratoire LEM3 (Laboratoire d’Étude des Microstructures et de Mécanique des Matériaux), Université de Lorraine.

Participation au Labex DAMAS, laboratoire d’excellence sur la conception d’alliages métalliques pour structures légères.

Coopérations internationales : Japon, Chine, Canada, dans le cadre de recherches conjointes sur le stockage solide de l’hydrogène.

Collaboration étroite avec l’Institut Néel (CNRS Grenoble) pour l’étude des microstructures issues du forgeage rapide.

Publications et implications scientifiques

Grosdidier et al. (2020). Microstructure optimization for hydrogen storage in Mg-based alloys, Journal of Power Sources.

Wen, P. de Rango, N. Allain, T. Grosdidier (2024). Kinetic modeling of hydrogen sorption in forged Mg–Mg₂Ni composites, International Journal of Hydrogen Energy.

Participation à la revue internationale Journal of Alloys and Compounds sur les hydrures nanostructurés.

Implication dans le développement de nouvelles voies de valorisation des matériaux métalliques pour les énergies bas carbone.

Anecdotes et vision pour l’avenir

Le virage vers l’hydrogène est récent pour l’équipe de Thierry Grosdidier, historiquement spécialisée dans les matériaux pour l’aéronautique, le spatial ou le nucléaire.

Ce changement de cap a été rendu possible par la structuration d’un réseau international dès le début de la thématique hydrogène.

C’est une recherche qu’on a construite à plusieurs dès le départ, avec les Chinois, les Japonais, les Canadiens. Ce n’est pas un chercheur isolé qui a lancé le sujet, c’est une dynamique collective.

L’objectif est désormais d’adapter ces procédés à l’échelle industrielle pour fournir des réservoirs robustes, économiques et prêts à intégrer les futures chaînes de l’hydrogène.

À long terme, ces recherches pourraient transformer le stockage de l’hydrogène pour les voitures, les trains, les bateaux, et même les stations domestiques.