Brevet FR3143883A1 — publié le 20240621

Électrolyseur / pile à combustible à oxyde solide, comportant une enceinte (7) délimitant une zone à haute température, au moins une cellule (1) contenue dans l’enceinte (7), et un organe fluidique (9) traversant la paroi de l’enceinte (7). Cet organe fluidique (9) comporte : – un conduit d’alimentation (12 ;16) de la première électrode et un conduit de retour (13 ;17) de la première électrode, adaptés à produire un premier écoulement d’électrode selon un sens nominal ; – un conduit d’alimentation (12 ;16) de la deuxième électrode et un conduit de retour (13 ;17) de la deuxième électrode, adaptés à produire un deuxième écoulement d’électrode selon un sens nominal ; – un dispositif d’inversion de flux (19) adapté à inverser temporairement le sens d’au moins l’un des écoulements d’électrode, selon un sens inversé. Figure pour l’abrégé : Fig.6 Électrolyseur / pile à combustible à oxyde solide, à inversions d’écoulement L’invention concerne le domaine technique des réacteurs électrochimiques à oxyde solide, et plus précisément les électrolyseurs à oxyde solide (SOEC, « Solide Oxide Electrolysis Cell », en anglais) et les piles à combustible à oxyde solide (SOFC « Solide Oxide Fuel Cell », en anglais). Ces électrolyseurs et piles à combustible sont des réacteurs électrochimiques de même nature, fonctionnant à haute température, actuellement de l’ordre de 700ºC à 900ºC. ART ANTÉRIEUR Les électrolyseurs et les piles à combustible à oxyde solide de l’art antérieur sont constitués de cellules formées chacune d’une couche d’électrolyte solide prise entre deux électrodes. Les cellules sont mécaniquement assemblées et électriquement connectées, et sont disposées dans une enceinte délimitant une zone de haute température. Le système comporte de plus un organe fluidique traversant la paroi de l’enceinte à la faveur de conduits d’alimentation et de retour, afin d’alimenter et de récupérer sur chaque électrode les fluides adéquats (vapeur d’eau, air, dioxygène, dihydrogène, etc.). Les électrolyseurs et piles à combustible à oxyde solide, de par leur structure particulière et leurs conditions de fonctionnement, sont soumis à des dégradations de la microstructure des couches fonctionnelles des électrodes. De nombreuses études ont été menées pour qualifier et quantifier les modifications microstructurales ayant lieu dans les électrodes durant le cycle de vie des cellules, et il existe un besoin d’amélioration de la durée de vie des électrolyseurs et piles à combustible à oxyde solide par limitation de ces dégradations de microstructure. La dégradation des électrolyseurs et piles à combustible à oxyde solide peut se mesurer par l’augmentation de la tension nécessaire au maintien d’un même courant entre les électrodes, et donc au maintien des flux produits (hydrogène et oxygène). Les électrolyseurs et piles à combustible à oxyde solide de l’art antérieur présentent, selon une telle mesure, un taux de dégradation de l’ordre de 1 à 6 % par 1 000 h de fonctionnement. Un des enjeux majeurs actuels porte sur l’abaissement de ce taux de dégradation pour atteindre une valeur de l’ordre de 0,5 % par 1 000 h de fonctionnement, compatible avec une durée de vie de l’ordre de 10 ans, pour un électrolyseur / pile à combustible fonctionnant sous forte densité de courant. L’invention a pour but d’améliorer les électrolyseurs / piles à combustible à oxyde solide de l’art antérieur. À cet effet, l’invention vise un électrolyseur / pile à combustible à oxyde solide, comportant une enceinte délimitant une zone à haute température, au moins une cellule contenue dans l’enceinte et formée d’un électrolyte solide disposé entre une première électrode et une deuxième électrode, et un organe fluidique traversant la paroi de l’enceinte, cet organe fluidique comportant : – un conduit d’alimentation de la première électrode et un conduit de retour de la première électrode, adaptés à produire un premier écoulement d’électrode selon un sens nominal ; – un conduit d’alimentation de la deuxième électrode et un conduit de retour de la deuxième électrode, adaptés à produire un deuxième écoulement d’électrode selon un sens nominal. Cet électrolyseur / pile à combustible à oxyde solide comporte de plus : – un dispositif d’inversion de flux adapté à inverser temporairement le sens d’au moins l’un des écoulements d’électrode, selon un sens inversé ; – un module de commande du dispositif d’inversion de flux configuré pour alterner, selon une séquence prédéterminée, entre le sens nominal et le sens inversé d’au moins l’un des écoulements d’électrode. Selon un autre objet, l’invention vise un procédé de commande d’un tel électrolyseur / pile à combustible à oxyde solide, comportant les étapes suivantes : – une étape de fonctionnement nominal, dans laquelle les deux écoulements d’électrodes sont réalisés dans leur sens nominal ; – une étape de fonctionnement inversé, dans laquelle au moins l’un des écoulements d’électrodes est réalisé dans son sens inversé. La construction des électrolyseurs à oxyde solide et des piles à combustible à oxyde solide est très similaire, voire identique, un même dispositif pouvant produire la réaction dans un sens ou dans l’autre. C’est pourquoi ces dispositifs sont désignés dans tout le texte par l’expression « électrolyseur / pile à combustible » et vise aussi bien les électrolyseurs à oxyde solide, que les piles à combustible à oxyde solide, et que les dispositifs réversibles, à savoir pouvant fonctionner alternativement dans l’un ou l’autre des deux modes. L’invention permet d’augmenter la fiabilité et la durée de vie des électrolyseurs et piles à combustible à oxyde solide, en limitant les dégradations locales dans la microstructure des électrodes. Des essais ont montré que les dégradations d’électrodes sont diminuées et homogénéisées grâce à l’invention. L’électrolyseur / pile à combustible selon l’invention peut comporter les caractéristiques additionnelles suivantes, seules ou en combinaison : – au moins l’une des électrodes est constituée d’un matériau composite céramique-métal ; – au moins l’une des électrodes est constituée d’un oxyde ; – au moins l’une des électrodes est associée à un interconnecteur comportant des canaux adaptés : à la circulation de fluides dans le sens nominal, lorsque le module de commande produit un écoulement en sens nominal ; et à la circulation de fluides dans le sens inversé, lorsque le module de commande produit un écoulement en sens inversé ; – les conduits d’alimentation et de retour relient des moyens de fourniture et de retour à la cellule par l’intermédiaire du dispositif d’inversion de flux, et le dispositif d’inversion de flux comporte un ensemble de conduits et de vannes commandées par le module de commande, adaptés à prendre une configuration nominale de connexion directe des moyens de fourniture et de retour, et une configuration inversée de connexion inversée des moyens de fourniture et de retour. Le procédé selon l’invention peut comporter les caractéristiques additionnelles suivantes, seules ou en combinaison : – chaque étape présente une durée prédéterminée ; – les étapes sont répétées cycliquement ; – les étapes sont répétées selon une séquence prédéterminée ; – l’étape de fonctionnement inversé est mise en œuvre lorsqu’un seuil dans des signaux électrochimiques ou thermique de la cellule ou d’un groupe de cellules est franchi. PRÉSENTATION DES FIGURES D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description non limitative qui suit, en référence aux dessins annexés dans lesquels : – la est une vue schématique d’un exemple de motif élémentaire pour un électrolyseur / pile à combustible à oxyde solide ; – la est une vue en coupe d’une cellule d’électrolyseur / pile à combustible à oxyde solide schématisant une réaction d’électrolyse ; – la et la illustrent deux types de cellule d’électrolyseur / pile à combustible donnés en exemple ; – la est une représentation schématique d’un électrolyseur / pile à combustible à oxyde solide selon l’invention, dans une première configuration ; – la est similaire à la pour une deuxième configuration ; – la est similaire à la pour une troisième configuration ; – la est similaire à la pour une quatrième configuration ; – la et la illustrent l’invention par des vues schématiques d’un exemple de motif élémentaire d’électrolyseur / pile à combustible à oxyde solide, respectivement pour un sens nominal d’écoulement de ses deux électrodes, et pour un sens inversé d’écoulement de ses deux électrodes ; – la , la , la , la , la , la , la et la illustrent des exemples de réalisation du dispositif d’inversion de flux d’un électrolyseur selon l’invention ; – la , la , la , et la représentent la microstructure d’un électrolyseur / pile à combustible à oxyde solide pour différentes configurations dans le cycle de vie d’un électrolyseur / pile à combustible à oxyde solide. Les éléments similaires et communs aux divers modes de réalisation portent les mêmes numéros de renvoi aux figures. DESCRIPTION DÉTAILLÉE La illustre schématiquement un motif élémentaire d’électrolyseur ou de piles à combustible à oxyde solide, qui est dans le présent exemple une cellule à couches planes empilées. Ce motif élémentaire comporte une cellule 1 et des moyens de gestion des fluides. L’invention s’applique à de telles cellules, de même qu’à tout autre type de cellule comportant une couche d’électrolyte solide disposée entre deux couches d’électrodes, notamment des configurations cylindriques. La cellule 1 comporte une couche centrale constituant l’électrolyte solide 2, enserrée par deux électrodes 3A, 4A disposées de part et d’autre. L’une de ces électrodes est une électrode à hydrogène 4A et l’autre de ces électrodes est une électrode à oxygène 3A. Lorsque l’électrolyseur / pile à combustible est utilisé en mode électrolyseur, l’électrode à hydrogène 4A est la cathode et l’électrode à oxygène 3A est l’anode. Lorsque l’électrolyseur / pile à combustible est utilisé en mode pile à combustible, l’électrode à hydrogène 4A est l’anode et l’électrode à oxygène 3A est la cathode. Dans le présent exemple, les électrodes 3A, 4A sont en contact avec des interconnecteurs 3B et 4B qui permettent la circulation des fluides alimentant et produits par la réaction et conduisent le courant électrique. Dans le présent exemple, les couches collectrices 3B, 4B sont constituées par des demi-interconnecteurs permettant d’empiler les cellules pour former des empilements (« Stack », en anglais) permettant de mettre en série suffisamment de cellules pour atteindre la capacité de production souhaitée. La cellule 1 de la , adaptée aux hautes température, présente en général une surface de l’ordre de la centaine de cm², permettant une production de quelques g/h de dihydrogène. Afin d’atteindre les valeurs de productions massives requises pour les applications visées, les cellules 1 sont empilées grâce aux interconnecteurs 3B, 4B qui sont dans cet exemple métalliques, en acier inoxydable ferritique, afin de conduire le courant électrique, et pourvues des canaux pour apporter les réactifs et évacuer les produits. L’ensemble forme un motif élémentaire ou « Single Repeat Unit (SRU), en anglais ». Le nombre de SRU intégrés à l’empilement est ajusté en fonction de la puissance visée, de l’ordre de plusieurs dizaines dans les empilements haute température actuels. Enfin, des moyens d’étanchéité (non représentés) sont de manière connue intégrés, afin de séparer les chambres de dioxygène et de dihydrogène à l’intérieur de l’empilement et vis-à-vis de l’extérieur. Ces moyens d’étanchéité sont généralement constitués de matériau vitrocéramique. Les empilements sont ensuite assemblés en nombres variables dans des modules, qui intègrent les fonctions thermique, fluidique, électrique et mécanique nécessaires au fonctionnement de l’empilement. Enfin, plusieurs modules peuvent être assemblés pour augmenter la puissance des électrolyseurs ou des piles à combustible, et forment alors un système d’électrolyse ou de pile à combustible. Ce caractère modulaire offre de la flexibilité dans le pilotage des unités de forte puissance, avec la possibilité de démarrer ou non certains modules selon le besoin, et facilitera les opérations de maintenance, l’ensemble de l’unité ne devant pas être intégralement arrêté pour une intervention sur un module. La conception d’un électrolyseur / pile à combustible à oxyde solide est indissociable des considérations de température, compte tenu de son fonctionnement à haute température. Dans le cas de l’électrolyse, l'électrolyse de l'eau pour produire de l'hydrogène et de l'oxygène consiste à utiliser du courant électrique et peut être effectuée soit à partir d'eau liquide, soit à partir de vapeur d’eau. La dissociation de la vapeur d’eau nécessite moins d'énergie par rapport à celle de l'eau liquide, la différence correspondant à l’énergie nécessaire à la vaporisation de l’eau. De plus, lorsque la température augmente, une partie de l'énergie électrique nécessaire pour dissocier la molécule d'eau en phase gazeuse peut être remplacée par de la chaleur. Une telle situation existe concrètement lorsqu’il existe localement une source de chaleur à bas cout, voire fatale, ce qui peut être le cas sur de nombreux sites, notamment industriels. De ce fait, il semblerait intéressant de travailler à une température la plus haute possible. La gamme de fonctionnement considérée comme la plus pertinente aujourd’hui se situe entre 700 °C et 850 °C, suffisamment élevée pour que la conductivité de l’électrolyte et les performances soient élevées, mais pas trop du fait de limitations liées à la tenue des matériaux à haute température (tenue mécanique et physicochimique). Du fait de sa température de fonctionnement, comprise entre 700 °C et 850 °C, la cellule 1, cœur de la réaction électrochimique de production d’hydrogène (dans le cas de l’électrolyse), est de préférence en céramique. Elle ne nécessite aucun catalyseur en métaux nobles. Elle est ainsi constituée dans le présent exemple d’un électrolyte solide 2 qui est dense et étanche aux gaz, par exemple en oxyde de zirconium stabilisé à l’oxyde d’yttrium (YSZ) qui est un conducteur ionique (des ions O 2- ), et des deux électrodes 3A, 4A, poreuses qui sont conductrices électroniques et ioniques, pour l’apport en réactifs et l’évacuation des produits. Dans l’exemple de l’électrolyseur, l’électrode à hydrogène (4A) est par exemple un composite céramique-métal (un cermet) Ni-YSZ. L’électrode à oxygène 3A est par exemple un oxyde de structure pérovskite, souvent composé des éléments La, Sr, Co et Fe, dénommé LSCF. De la cérine gadoliniée (CGO) peut également entrer dans la composition de la cellule, sous forme de couche barrière entre l’électrolyte et l’électrode à oxygène pour minimiser la réactivité entre ces deux éléments, et éventuellement également dans l’électrode elle-même pour former un composite LSCF-CGO. La est une vue en coupe illustrant le fonctionnement, bien connu, de la cellule de la , indiquant les deux demi-réactions aux électrodes, et illustrant le circuit électrique sous forme d’un élément électrique 5 (générateur dans le cas d’un électrolyseur, ou charge dans le cas d’une pile à combustible). Les éléments 3B et 4B ne sont pas représentés. L’invention s’applique aussi bien à une cellule 1 unitaire qu’à des multimodules à multiempilements d’échelle Multi-Mégawatts. Les figures 3 et 4 illustrent deux exemples de constitutions de cellule, auxquels l’invention peut être appliquée. Pour ces cellules 1 fonctionnant sous haute température, deux technologies sont généralement considérées. Elles présentent soit : – un électrolyte solide 2 épais (environ 100 µm d’épaisseur) et deux électrodes 3A, 4A minces (ce sont alors des cellules dites « à électrolyte support »), voir ; – une électrode qui est épaisse (l’électrode à hydrogène 4A, plusieurs centaines de µm d’épaisseur), l’électrolyte solide 2 étant très mince (moins de 10 µm) et l’électrode à oxygène 3A étant mince (ce sont alors des cellules dites « à électrode support »), voir . L’amincissement de l’électrolyte solide 2 permet de diminuer les chutes ohmiques et donc d’améliorer fortement les performances de la cellule 1. Pour fixer les ordres de grandeur, des densités de courant jusqu’à deux fois supérieures sont obtenues avec des cellules à électrode support (-1,2 A/cm² contre environ -0,6 A/cm² pour des cellules à électrolyte support), pour une température inférieure de 100 °C (700-750°C contre 800-850°C). La illustre un électrolyseur / pile à combustible 6 selon l’invention. L’électrolyseur / pile à combustible 6 comporte une enceinte 7 délimitant une zone de haute température. Un empilement 18 de cellules 1 est disposé dans l’enceinte 7 pour travailler à la haute température requise. L’électrolyseur / pile à combustible 6 comporte de plus un organe électrique 8, et un organe fluidique 9. La est une vue fonctionnelle simplifiée, centrée sur l’invention, et l’électrolyseur / pile à combustible comporte de plus d’autres organes nécessaires et connus tels que des organes mécaniques et autres organes thermiques. Dans le présent exemple, l’électrolyseur / pile à combustible 6 est prévu pour fonctionner en mode électrolyseur, et la description qui va suivre est conforme à cet exemple, étant entendu qu’un fonctionnement en mode pile à combustible sera similaire, bien qu’adapté. L’organe électrique 8 est donc ici constitué d’un générateur électrique à courant continu. L’organe fluidique 9 comporte un élément de fourniture d’eau 10 (qui est dans le présent exemple un générateur de vapeur), un récupérateur de dihydrogène 11, un élément de fourniture d’air 14, et un récupérateur de dioxygène 15. L’élément de fourniture d’eau 10 et le récupérateur de dihydrogène 11 sont destinés à être reliés à une première électrode (qui est ici l’électrode à hydrogène 4A) des cellules 1 par un conduit d’alimentation 12 de l’électrode à hydrogène et un conduit de retour 13 de l’électrode à hydrogène. L’élément de fourniture d’air 14, et le récupérateur de dioxygène 15 sont destinés à être reliés à une deuxième électrode (qui est ici l’électrode à oxygène 3A) des cellules 1 par un conduit d’alimentation 16 de l’électrode à oxygène et un conduit de retour 17 de l’électrode à oxygène. La étant une vue fonctionnelle simplifiée, d’autres éléments courants relatifs aux conduits d’alimentation et de retour ne sont pas représentés, tels qu’éléments séparateurs, ou autres dispositifs permettant de créer des communications entre les conduits d’alimentation et de retour. Notamment, les cellules 1 fonctionnant ici en mode électrolyse sont alimentées en vapeur d’eau par l’élément 10. En entrée de cellule, la composition du gaz d’alimentation est riche en vapeur d’eau. Généralement un mélange comprenant un faible pourcentage d’hydrogène dans la vapeur d’eau est considéré, en général 90 % de vapeur d’eau et 10 % de dihydrogène (d’autres valeurs étant possibles). La part de dihydrogène injecté dans le gaz d’alimentation a pour vocation de conserver, même en l’absence de production de dihydrogène (si aucun courant ne traverse la cellule donc) une atmosphère réductrice, pour ne pas oxyder le nickel du cermet Ni-YSZ en NiO, ce qui conduirait à dégrader fortement la cellule (cycle redox). Cette vapeur d’eau réagit pour former du dihydrogène et des ions O 2- selon la demi réaction exposée plus haut. Par exemple, pour une cellule de 100 cm², alimentée avec un débit de 12 Nml/min/cm² de mélange à 90 % d’eau et 10 % de dihydrogène, cela entraine en entrée un débit de 10,8 Nml/min/cm² de vapeur d’eau soit 1080 Nml/min et 1,2 Nml/min/cm² de dihydrogène soit 120 Nml/min. Si la cellule 1 est traversée par une densité de courant de 1 A/cm², soit ici un courant de 100 A, le taux de conversion moyen de la vapeur d’eau est de 64,5 %. Ce qui signifie qu’au global la cellule consomme 697 Nml/min de vapeur d’eau sur les 1080 injectés, et que 697 Nml/min de dihydrogène sont produits au global sur toute la surface de la cellule, qui s’ajoutent aux 120 Nml/min injectés en entrée. Les valeurs indiquées ci-dessus sont globales. En réalité, il apparait qu’un gradient de composition des gaz se forme à l’intérieur des différentes cellules, avec des zones riches en vapeur d’eau et pauvres en dihydrogène, et des zones riches en dihydrogène et pauvres en vapeur d’eau. Ce phénomène apparait se produire à l’intérieur de chaque cellule 1 et, suivant les conditions, de manière différente sur les diverses cellules d’un même électrolyseur / pile à combustible, de sorte que, notamment, la cellule présente des densités de courant locales différentes de la valeur moyenne de 1 A/cm². Des mesures locales, confortées par de la simulation, ont confirmé des différences locales de densité de courant. À 1,3 V, point de fonctionnement de référence, l’écart est important, la densité de courant étant de 1,4 A/cm² dans certaines zones et de 0,9 A/cm² dans d’autres zones, soit un écart de 55 %. L’organe fluidique 9 est donc adapté à produire un premier écoulement d’électrode, qui dans cet exemple est un écoulement fluidique relatif à l’électrode à hydrogène 4A, fournissant à l’électrode à hydrogène 4A de la vapeur d’eau avec une portion de dihydrogène, et récupérant le dihydrogène produit. De même, l’organe fluidique 9 est donc adapté à produire un deuxième écoulement d’électrode, qui dans cet exemple est un écoulement fluidique relatif à l’électrode à oxygène 3A, fournissant à l’électrode à oxygène 3A de l’air (ou tout autre gaz), et récupérant le dioxygène produit. Les conduits d’alimentation 12, 16, et de retour 13, 17 de l’organe fluidique 9 traversent la paroi de l’enceinte 7 et viennent se raccorder sur l’empilement 18 avec les moyens d’étanchéité adéquats pour être distribués aux cellules 1. L’organe fluidique 9 comporte de plus un dispositif d’inversion de flux 19, adapté à inverser le flux de l’écoulement d’électrode relatif à au moins l’une des deux électrodes 3A, 4A. Sur la , le dispositif d’inversion de flux 19 est dans une configuration nominale, dans laquelle l’élément de fourniture d’eau 10 est effectivement connecté au conduit d’alimentation 12 de l’électrode à hydrogène, et le récupérateur de dihydrogène 11 est effectivement connecté au conduit de retour 13 de l’électrode à hydrogène, et ce par l’intermédiaire du dispositif d’inversion de flux 19. De même, l’élément de fourniture d’air 14 est effectivement connecté au conduit d’alimentation 16 de l’électrode à oxygène, et le récupérateur de dioxygène 15 est effectivement connecté au conduit de retour 17 de l’électrode à oxygène, et ce par l’intermédiaire du dispositif d’inversion de flux 19. Le dispositif d’inversion de flux 19 intègre également un module de commande 20 permettant de mettre en œuvre l’inversion du premier écoulement d’électrode et/ou du deuxième écoulement d’électrode à des moments prédéterminés et pendant des périodes prédéterminées, suivant le procédé selon l’invention. Le module de commande 20, ici illustré comme physiquement intégré au dispositif d’inversion de flux peut bien entendu, en variante, être intégré au sein de tout autre dispositif de commande plus général de l’électrolyseur / pile à combustible. La illustre une deuxième configuration du dispositif d’inversion de flux 19, dans laquelle ce dernier inverse temporairement le sens de l’un des écoulements d’électrode. Ici, l’écoulement de l’électrode à hydrogène est inversé. Le dispositif d’inversion de flux est donc ici configuré de sorte que l’élément de fourniture d’eau 10 est temporairement connecté au conduit de retour 13 de l’électrode à hydrogène, et le récupérateur de dihydrogène 11 est temporairement connecté au conduit d’alimentation 12 de l’électrode à hydrogène, et ce par l’intermédiaire du dispositif d’inversion de flux 19. Le coté de l’électrode à oxygène reste en configuration nominale, l’élément de fourniture d’air 14 étant effectivement connecté au conduit d’alimentation 16 de l’électrode à oxygène, et le récupérateur de dioxygène 15 étant effectivement connecté au conduit de retour 17 de l’électrode à oxygène, et ce par l’intermédiaire du dispositif d’inversion de flux 19. La illustre une troisième configuration du dispositif d’inversion de flux 19, dans laquelle ce dernier inverse temporairement le sens de l’un des écoulements d’électrode. Ici, l’écoulement de l’électrode à oxygène est inversé. Le coté de l’électrode à hydrogène est en configuration nominale et le dispositif d’inversion de flux est donc ici configuré de sorte que l’élément de fourniture d’eau 10 est effectivement connecté au conduit d’alimentation 12 de l’électrode à hydrogène, et le récupérateur de dihydrogène 11 est effectivement connecté au conduit de retour 13 de l’électrode à hydrogène, et ce par l’intermédiaire du dispositif d’inversion de flux 19. Le côté de l’électrode à oxygène est ici inversé, et l’élément de fourniture d’air 14 est temporairement connecté au conduit de retour 17 de l’électrode à oxygène, et le récupérateur de dioxygène 15 est temporairement connecté au conduit d’alimentation 16 de l’électrode à oxygène, et ce par l’intermédiaire du dispositif d’inversion de flux 19. La illustre une quatrième configuration du dispositif d’inversion de flux 19, dans laquelle ce dernier inverse temporairement le sens des deux écoulements d’électrodes. Ici, l’écoulement de l’électrode à oxygène et l’écoulement de la l’électrode à hydrogène sont tous deux inversés temporairement. Le dispositif d’inversion de flux est donc ici configuré de sorte que l’élément de fourniture d’eau 10 est temporairement connecté au conduit de retour 13 de l’électrode à hydrogène, et le récupérateur de dihydrogène 11 est temporairement connecté au conduit d’alimentation 12 de l’électrode à hydrogène, et ce par l’intermédiaire du dispositif d’inversion de flux 19. Le côté de l’électrode à oxygène est également inversé, et l’élément de fourniture d’air 14 est temporairement connecté au conduit de retour 17 de l’électrode à oxygène, et le récupérateur de dioxygène 15 est temporairement connecté au conduit d’alimentation 16 de l’électrode à oxygène, et ce par l’intermédiaire du dispositif d’inversion de flux 19. Les figures 9 et 10 illustrent l’un des motifs élémentaires, contenant une cellule 1, de l’empilement 18 pour deux des configurations précédentes du dispositif d’inversion de flux 19. La est relative à la première configuration de la , dans laquelle l’écoulement d’électrode à hydrogène et l’écoulement d’électrode à oxygène sont dans leur sens nominal, et la est relative à la quatrième configuration de la , dans laquelle l’écoulement d’électrode à hydrogène et l’écoulement d’électrode à oxygène sont dans leur sens inversé. Le sens des écoulements est schématisé pas des flèches illustrant l’écoulement des fluides dans les canaux prévus à cet effet au niveau des interconnecteurs 3B, 4B. Dans cet exemple, les canaux des interconnecteurs 3B, 4B sont agencés en écoulements croisés, c’est-à-dire que les écoulements des deux électrodes sont orthogonaux, étant entendu que l’invention est applicable à tous les types d’écoulement, par exemple parallèles, voire avec des sens nominaux inversés, etc. Les figures 11 à 18 illustrent différents exemples de modes de réalisation du dispositif d’inversion de flux 19. Sur ces figures, des jeux de vannes permettent ou non la circulation du fluide dans des conduits suivant la configuration. Les conduits dans lesquels le fluide circule sont illustrés en traits pleins, et les conduits où le fluide ne circule pas sont illustrés en pointillés. Les figures 11 et 12 illustrent un premier mode de réalisation pratique du dispositif d’inversion de flux 19, donné en exemple. La correspond à la première configuration de la , et la correspond à la quatrième configuration de la . Le dispositif d’inversion de flux 19 est ici réalisé à base de conduits et de vannes trois voies 24 agencées de sorte que les flux issus des éléments de fourniture 10, 14, ou à destination des récupérateurs 11, 15 puissent être dirigés suivant leur sens nominal ou selon leur sens inversé pour chaque cellule de l’empilement 18. Ces écoulements peuvent être réalisés via un échangeur 25 optionnel. Les figures 13 et 14 illustrent un deuxième mode de réalisation pratique du dispositif d’inversion de flux 19, donné en exemple. La correspond à la première configuration de la , et la correspond à la quatrième configuration de la . Le dispositif d’inversion de flux est 19 ici réalisé à base de conduits et de vannes deux voies 26 agencées de sorte que les flux issus des éléments de fourniture 10, 14, ou à destination des récupérateurs 11, 15 puisse être dirigé suivant leur sens nominal ou selon leur sens inversé pour chaque cellule de l’empilement 18, via un échangeur 25 optionnel. Les figures 15 et 16 illustrent un troisième mode de réalisation pratique du dispositif d’inversion de flux 19, donné en exemple. La correspond à la première configuration de la , et la correspond à la quatrième configuration de la . Le dispositif d’inversion de flux est 19 ici réalisé à base de conduits, de vannes trois voies 24, et de vannes deux voies 26, agencées de sorte que les flux issus des éléments de fourniture 10, 14, ou à destination des récupérateurs 11, 15 puisse être dirigé suivant leur sens nominal ou selon leur sens inversé pour chaque cellule de l’empilement 18, via un échangeur 25 optionnel. Les figures 17 et 18 illustrent un quatrième mode de réalisation pratique du dispositif d’inversion de flux 19, donné en exemple. La correspond à la première configuration de la , et la correspond à la quatrième configuration de la . Le dispositif d’inversion de flux est 19 ici réalisé à base de conduits et de vannes deux voies 26, agencées de sorte que les flux issus des éléments de fourniture 10, 14, ou à destination des récupérateurs 11, 15 puisse être dirigé suivant leur sens nominal ou selon leur sens inversé pour chaque cellule de l’empilement 18, via un échangeur 25 optionnel. Le choix des vannes 24, 26 est notamment relatif aux possibilités dans ces environnements, haute température, ou selon d’autres contraintes. Toutes les vannes 24, 26 et éventuellement d’autres éléments, tels que par exemple des actionneurs ou des distributeurs hydrauliques, sont commandés par le module de commande 20. Le procédé selon l’invention comporte des étapes d’inversion des écoulements d’au moins l’une des électrodes, selon des séquences prédéterminées. Par exemple, l’écoulement de l’électrode à hydrogène peut être inversé temporairement toutes les 20 heures, pour une durée de 20 heures à chaque inversion. Le choix de la durée de l’inversion et du temps entre deux inversions est totalement adaptable. Il est possible de programmer l’inversion de manière préventive, afin de minimiser l’occurrence de la dégradation. Il est également possible en fonction de l’éventuelle dégradation observée sur les cellules en fonctionnement, d’effectuer l’inversion dès qu’un certain seuil de dégradation, à définir, est dépassé. La dégradation de la cellule peut être mesurée au vu des signaux électrochimiques ou thermiques de la cellule, le seuil de dégradation étant alors un seuil dans ces mesures de signaux électrochimiques ou thermiques. L’étape de fonctionnement inversé du dispositif est ainsi mise en œuvre lorsqu’un seuil (haut ou bas) dans des signaux électrochimiques ou thermique de la cellule 1 ou d’un groupe de cellules est franchi (par exemple un seuil dans la tension ou la température). Les développements des empilements 18 visent à conserver autant que possible les performances intrinsèques des cellules 1, ce qui nécessite en particulier d’assurer une bonne distribution fluidique et électrique. Le procédé permet une bonne distribution fluidique au sein de l’empilement 18, ce qui permet d’opérer avec des taux de conversion de la vapeur d’eau (quantité de vapeur d’eau nécessaire pour la réaction de production de dihydrogène sur la quantité totale introduite) élevés (supérieurs à 85 %). Des valeurs de densité de courant de l’ordre de -1 A/cm² sont observées pour une tension de 1,3 V, ainsi qu’un effet croissant de la température sur la densité de courant. L’augmentation du débit de vapeur d’eau peut également influer dans le même sens. La est une photographie d’une coupe polie de la microstructure d’une cellule 1 avant sa mise en service. Des travaux couplant des essais de performance et durabilité (électrochimique), des caractérisations microstructurales avancées (matériaux) et des modélisations multiéchelles et multiphysiques ont permis d’observer les mécanismes de dégradation, et notamment, par exemple les mécanismes de dégradation concernant les électrodes à hydrogène 4A faites d’un cermet Ni-YSZ. La est une vue agrandie de l’encart A de la de cet exemple de cermet Ni-YSZ, à l’interface entre l’électrode à hydrogène 4A et l’électrolyte solide 2. Les pores du matériau sont illustrés en noir, tandis que les grains de nickel et de YSZ sont illustrés en grain blanc et gris de différents tons. La répartition des pores est régulière et le mélange du composite homogène. Le nickel est bien réparti dans toute l’électrode. La est une vue similaire à la , mais pour des cellules ayant fonctionné 2 000 h en mode électrolyse, sans mise en œuvre de l’invention, pour une densité de courant de -1 A/cm² et une électrolyse à 800ºC. Une agglomération des grains de nickel (grossissement) est observée dans l’électrode à hydrogène 4A (voir zone 28), ainsi qu’une déplétion du nickel à l’interface électrode/électrolyte (voir zone 27), cette déplétion s’aggravant avec l’élévation de la température, et ces mécanismes étant à l’origine d’une grande partie de la dégradation des cellules en fonctionnement. La est une vue similaire à la , pour 2 000 h de fonctionnement en électrolyse, mais avec mise en œuvre de l’invention, selon un procédé comportant des étapes d’inversion temporaire de l’écoulement à l’électrode à hydrogène, selon les mêmes conditions soit une densité de courant de -1 A/cm² et une électrolyse à 800ºC. Sur cette , le cermet Ni-YSZ est plus homogène que sur la . La déplétion du nickel à l’interface électrode/électrolyte a été limitée. Ces effets sont constatés de manière homogène entre l’entrée et la sortie de chaque cellule. Des variantes de réalisation peuvent être envisagées, notamment dans la programmation du module de commande pour implémenter toute séquence d’inversion de flux. Électrolyseur / pile à combustible à oxyde solide, comportant une enceinte (7) délimitant une zone à haute température, au moins une cellule (1) contenue dans l’enceinte (7) et formée d’un électrolyte solide (2) disposé entre une première électrode et une deuxième électrode (3A,4A), et un organe fluidique (9) traversant la paroi de l’enceinte (7), cet organe fluidique (9) comportant : – un conduit d’alimentation (12 ;16) de la première électrode et un conduit de retour (13 ;17) de la première électrode, adaptés à produire un premier écoulement d’électrode selon un sens nominal ; – un conduit d’alimentation (12 ;16) de la deuxième électrode et un conduit de retour (13 ;17) de la deuxième électrode, adaptés à produire un deuxième écoulement d’électrode selon un sens nominal ; cet électrolyseur / pile à combustible à oxyde solide étant caractérisé en ce qu’il comporte : – un dispositif d’inversion de flux (19) adapté à inverser temporairement le sens d’au moins l’un des écoulements d’électrode, selon un sens inversé ; – un module de commande (20) du dispositif d’inversion de flux (19) configuré pour alterner, selon une séquence prédéterminée, entre le sens nominal et le sens inversé d’au moins l’un des écoulements d’électrode. Électrolyseur / pile à combustible à oxyde solide selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’au moins l’une des électrodes (3A,4A) est constituée d’un matériau composite céramique-métal. Électrolyseur / pile à combustible à oxyde solide selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu’au moins l’une des électrodes (3A,4A) est constituée d’un oxyde. Électrolyseur / pile à combustible à oxyde solide selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’au moins l’une des électrodes (3A,4A) est associée à un interconnecteur (3B, 4B) comportant des canaux adaptés : à la circulation de fluides dans le sens nominal, lorsque le module de commande (20) produit un écoulement en sens nominal ; et à la circulation de fluides dans le sens inversé, lorsque le module de commande (20) produit un écoulement en sens inversé. Électrolyseur / pile à combustible à oxyde solide selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les conduits d’alimentation et de retour (12,16,13,17) relient des moyens de fourniture et de retour (10,11,14,15) à la cellule par l’intermédiaire du dispositif d’inversion de flux (19), et en ce que le dispositif d’inversion de flux (19) comporte un ensemble de conduits et de vannes (24,26) commandées par le module de commande (20), adaptés à prendre une configuration nominale de connexion directe des moyens de fourniture et de retour (10,11,14,15), et une configuration inversée de connexion inversée des moyens de fourniture et de retour (10,11,14,15). Procédé de commande d’un électrolyseur / pile à combustible à oxyde solide conforme à l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes : – une étape de fonctionnement nominal, dans laquelle les deux écoulements d’électrodes sont réalisés dans leur sens nominal ; – une étape de fonctionnement inversé, dans laquelle au moins l’un des écoulements d’électrodes est réalisé dans son sens inversé. Procédé de commande d’un électrolyseur / pile à combustible à oxyde solide, selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque étape présente une durée prédéterminée. Procédé de commande d’un électrolyseur / pile à combustible à oxyde solide, selon l’une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que les étapes sont répétées cycliquement. Procédé de commande d’un électrolyseur / pile à combustible à oxyde solide, selon la revendication 8, caractérisé en ce que les étapes sont répétées selon une séquence prédéterminée. Procédé de commande d’un électrolyseur / pile à combustible à oxyde solide, selon la revendication 6, caractérisé en ce que l’étape de fonctionnement inversé est mise en œuvre lorsqu’un seuil dans des signaux électrochimiques ou thermique de la cellule (1) ou d’un groupe de cellules est franchi.