Rapsodhy

Descriptif

Choisir l'hydrogène comme vecteur d'énergie pour des transports moins polluants nécessite de concevoir des solutions fiables de stockage et de distribution d'hydrogène gazeux. Les technologies gagnent en maturité mais de nombreux défis se posent encore pour les matériaux constitutifs des composants industriels, thermoplastiques et composites notamment (canalisations de réseaux de distribution locaux et de stockage de mélanges hydrogène, flexibles thermoplastiques de stations de remplissage, liner de réservoirs hyperbare de type IV, enroulement composites filamentaires à matrice thermoplastique de réservoirs hyperbare de type V (sans liner), vannes,...).

Sous fortes pressions d'hydrogène, ces polymères peuvent s'endommager par nano- et/ou micro- cavitation et/ou fissuration lors de relâchements de la pression, liés à l'usage (vidange du réservoir, déconnexion du flexible au véhicule lors du ravitaillement, ...) ou survenues incidentellement. L'apparition de nano-/micro-cavités et/ou fissures dans le volume du polymère résulte du fait que le gaz ne peut pas désorber suffisamment vite au cours de la décompression et s'expanse au sein du matériau. Cet endommagement, qui évolue ensuite sous l'effet de remplissages et vidanges répétés, peut affecter la résistance mécanique du composant et induire des ruptures prématurées. Ces effets sont d'autant plus critiques aux températures basses. Il y a donc un enjeu de fiabilité important, notamment pour les résines thermoplastiques (TP) qui substituent de plus en plus les résines thermodurcissables (TD) dans un grand nombre d'applications industrielles.

L'objectif principal du projet RAPSODHY (durée : 36 mois) est d'évaluer les conditions de rupture et de fragilisation pour les matériaux polymères thermoplastiques et composites dans ce contexte applicatif sévère (hydrogène, températures basses, impact extérieur notamment). Pprime et I2M associent pour cela leur expertise sur la mécanique des polymères sous hydrogène et sur la rupture dynamique de ces matériaux. L'implication d'Arkema (Groupement de Recherche de Lacq) dans le projet permet de cibler des résines thermoplastiques alternatives, potentiellement nouvelles, aux solutions actuelles, à des fins de meilleure recyclabilité et processabilité.

Le premier volet du projet examinera le cumul de dommage au cours de décompressions répétées depuis de fortes pressions (700 bar). Il s'agira également de caractériser les modifications du comportement visco-élastique plastique, susceptibles d'affecter les contributions énergétiques au comportement à rupture, étudié dans un second temps. Le second volet, plus conséquent, consistera en effet à caractériser les différents régimes de rupture post-exposition et la transition ductile - fragile, à en comprendre les mécanismes et à dégager des lois cinétiques de rupture. L'objectif ultime est de formuler des lois analytiques qui pourront être utilisées comme critère dimensionnant pour un grand nombre d'applications, hyperbares notamment.

Financement

Région Nouvelle Aquitaine (50%) - Entreprise et Laboratoires (50 %)

date de début / date de fin

Fin 2023 - Fin 2027

Partenaires

Pprime, I2M, Arkema

Mise à jour le 22/07/2024

Responsable scientifique

Jean-Benoit Kopp


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