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20 ans CEA-Liten

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Publié le 23 juillet 2024


Le CEA-Lien a 20 ans : 2 décennies à innover ensemble

20 ans d'in​novations

Depuis notre naissance en 2004, nous sommes allés de découvertes en découvertes, d’innovations en innovations dont certaines ont atteint le transfert industriel. Bienvenue dans notre univers, où chaque avancée contribue à nous rapprocher d'un monde plus durable.​


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En deux décennies, nous nous sommes​ imposés comme acteur clé de la R&D dans les domaines de l'énergie et de l'environnement. Nous avons concentré nos efforts sur les piliers de la transition énergéti​que : énergie solaire, batteries, vecteur hydrogène, molécules et carburants durables, dans une logique d’efficacité énergétique et d’économie circulaire. Nous avons contribué à l'émergence de différentes solutions clés pour répondre aux enjeux sociétaux, notamment grâce à nos liens étroits avec l'industrie et le monde académique.

Pour l’occasion, Hélène Burlet, Djamel Mourzagh et Olivier G​uerrard reviennent sur la façon dont s’est structuré l’institut ces dernières années pour atteindre son modèle actuel.​​

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Vidéo

Embarquez à travers les évènements marquants de nos 20 premières années !

2004

  • Economie Circulaire

    Début de nos travaux ​sur la
    nanos​​​écurité​

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    ​L’année 2004 signe l’essor des nanotechnologies et le début de nos travaux sur la nanosécurité. En parallèle du débat qui occupe la société à cette époque, nous structurons notre activité autour des « nanomatériaux », devenus « nouveaux matériaux » depuis, pour répondre aux différentes questions que ce domaine soulève.

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    Hydrogène, molécules et carburants durablesDébut de nos travaux sur l’EHT (Électrolyse à Haute Température)

    ​ ​​​En 2005, le CEA lance un projet en interne pour étudier les différents objectifs de couplage de réacteur nucléaire de 4e génération à haute température, et notamment l’électrolyse à oxide solide. Après une évaluation technico-économique des différentes options, c’est cette dernière qui est retenue et qui lance en grandes pompes nos recherches sur le sujet.
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    Photovoltaïque​Création de l’Ines

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    Le campus de l’INES réussit le tour de force de rassembler à l’époque les masses critiques du solaire en France autour d’un institut capable de couvrir l’ensemble de la chaîne de valeurs, auquel le CEA contribue à près de 95 % : l’activité cellules silicium de Grenoble, celle des systèmes et stockages à Cadarache et celle sur les cellules organiques couches minces à Paris s’allient. L’initiative est rejointe notamment par le CNRS et le CSTB (Centre scientifique et technique du bâtiment).

  • Photovoltaïque​Début de nos travaux sur les cellules PV dites à hétérojonction

    ​​Nos travaux sur les cellules photovoltaïques dites à hétérojonction débutent dès l’année 2006. Ces premières cellules atteignent le rendement de 14 % : la voie est ouverte vers la course au rendement, suivie de près par l’attention accordée au choix des matériaux.
  • Hydrogène, molécules et carburants durablesEpicea, notre premier groupe électrogène à pile à combustible

    ​​Epicea était notre premier système pile à combustible basse température de technologie PEMFC équipé de la technologie Genepac. Il assurait une fonction de groupe électrogène capable de délivrer une puissance de 2.5 kW, en courant alternatif 230 V à une fréquence de 50 Hz. Son architecture électrique innovante avait été mise au point pour autoriser le couplage direct pile/batterie sans convertisseur de puissance DC/DC. Ce sont plus de 15 démonstrateurs 1 à 120 kW qui ont été conçus et réalisés par la suite.

  • Economie CirculaireNos assemblages CIC testés dans ITER

    Si le lien n’a pas l’air évident entre nos compétences en Compression isostatique à chaud (CIC) et la fusion nucléaire, c’est pourtant une histoire d’amour qui dure depuis plus de​ 40 ans ! Un fait marquant de cette belle histoire : la démonstration lors de tests sous haut flux thermique de la bonne tenue d’assemblages réalisés par CIC pour la fabrication des panneaux de première paroi d’Iter en 2006.

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    Logo Carnot Energies du Futur

    Obtention du label Carnot « Energies du Futur »

    Délivré par le ministère délégué à l’Enseignement supérieur et à la Recherche et attribué pour 4 ans renouvelables, le label Carnot nous est accordé à l’époque grâce à nos travaux de R&D sur les matériaux et procédés pour l’énergie, les composants pour la filière hydrogène, les composants et systèmes pour la filière solaire et la gestion de l’énergie et enfin les micro-sources d’énergie. Dans ce cadre, les laboratoires labellisés reçoivent un abondement financier de l’Etat, calculé en fonction du volume des contrats conclus avec leurs partenaires industriels. Cet abondement nous permet notamment d'initier des travaux de R&D sur des sujets risqués, mais dont le potentiel de valorisation est fort.

  • Batteries​Notre recette LIFePO4 passe du laboratoire à l'usine

    ​2008 sonne l’heure de gloire de la technologie batterie LiFePO4 (Lithium-Fer-Phosphate, LFP) au Liten. Positionnés sur le sujet depuis 2000, nous sommes alors parmi les précurseurs au point de communiquer notre recette à Prayon, spécialiste de la chimie des phosphates, qui tentera au début des années 2010 de commercialiser le matériau. Après une traversée du désert au profit de l’assemblage NMC (Nickel-Manganèse-Cobalt), à l’exception de la Chine, le phosphate de fer revient sur le devant de la scène 20 ans après.

  • Economie CirculaireNos procédés d’assemblages partent pour l’espace

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    ​​2009, c’est l’année du lancement du télescope Herschel de l’European Space Agency. Nous y avons à l’époque joué un rôle crucial, en développant des brasures dites BraSiC (enlever la marque), qui ont permis l’assemblage de pièces massives et de grandes dimensions destinées au télescope. Nous avons ensuite transféré cette technologie à Boostec (groupe MERSEN), sous-traitant d'Astrium (aujourd’hui AIRBUS DEFENCE AND SPACE), qui a permis le déploiement du procédé de pour des pièces de très grande taille, assurant ainsi la réussite industrielle du projet.​

  • Economie CirculaireConception d’un échangeur/réacteur multifonctionnel

    ​​Issus de 4 années de recherche, ce sont trois prototypes d’échangeurs/réacteurs à plaques assemblés par CIC (Compression Isostatique à Chaud) qui ont été conçus, développés puis menés à maturité en 2010. Compacts, sûrs, combinant performances et réduction de coûts significatives, ils ont permis de mener une synthèse chimique industrielle de Rhodia en quelques minutes contre plus de 3 heures dans les réacteurs industriels classiques. Il s’agissait alors du premier concept déployé avec la CIC.

  • BatteriesNotre plateforme batterie passe à l’étape supérieure

    ​​En 2009, notre plateforme batterie se dote d’une petite salle anhydre de 135m² pour soutenir nos recherches. En 2010, les besoins font que sa surface est décuplée : elle passe de 135 à près de 1000m² ! Il n’y a alors pas d’équivalent en Europe, propulsant par la même le Liten au premier plan des acteurs européens sur le sujet. Au sein de notre Laboratoire des Batteries Avancées, l’année 2010 commença avec une quarantaine de collaborateurs, pour se clore avec une centaine, imposant l’activité comme l’une des piliers de l’institut.

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    Economie CirculaireLancement de notre ligne de fabrication d’aimants

    ​​​Conscient de l’enjeu stratégique des terres rares et des aimants dans la transition énergétique, nous avons lancé une ligne de fabrication d’aimants devenue un outil incontournable pour répondre aux besoins des industriels. Ligne unique en Europe, elle réunit plusieurs équipements clés pour la réduction de la dépendance aux matériaux critiques par le recyclage, la substitution et par la fabrication des aimants directement à la cote.

  • BatteriesNos cellules embarquent sur Solar Impulse

    ​​Avec le soutien d’une salle anhydre désormais bien installée, nos équipes ont produit les toutes premières cellules qui permettent de franchir les 300 Wh/kg, grâce à une électrode négative en silicium, pour une solution R&D alternatives aux batteries commerciales utilisées dans l’avion Solar impulse. Plus de 10 ans après, cette valeur reste à l’état de l’art.

  • Photovoltaïque​Notre labFab HET atteint un nouveau record de rendement

    ​​​La première plateforme dédiée à nos recherches sur les cellules PV à hétérojonction est sortie de terre en 2008. C’est sur cette plateforme que nous obtiendrons le rendement record de 20 % en 2010, nous hissant parmi les meilleurs mondiaux. C’est à partir de ce résultat qu’est créé not​re LabFab, qui verra se succéder années après années nos records de rendement, avec pour commencer un rendement moyen de 20 % en 2013 sur près de 30 000 cellules de type industrielle.

  • Hydrogène, molécules et carburants durablesPremière mondiale pour notre prototype de système électrolyseur

    ​​C’était une première mondiale ! Notre prototype de système électrolyseur haute température nommée Sydney (6 kW), qui atteignait plus de 90 % de rendement et pouvait fonctionner en mode pile à combustible, avait été mis en service avec succès. C’était la première fois que la réversibilité était démontrée à l’échelle d’un système intégré pour différents combustibles.

  • Economie CirculaireDébut de nos travaux sur la Fabrication Additive

    ​​​La première moitié des années 2010 voit naître un engouement global pour la Fabrication Additive, et par la même, une volonté d’obtenir des procédés de fabrication économes en matériaux et en énergie. Pour répondre à cette demande, nous commençons à étudier ces nouvelles technologies avec pour objectif d’élargir le catalogue de matériaux pour accompagner un maximum d’indu​stries variées.

  • Economie CirculaireDéveloppement d’un nouveau procédé hydrométallurgique

    ​​​Pour accompagner un recycleur industriel français, nous avons développé un procédé hydrométallurgique pour le recyclage des batteries lithium-ion, basé sur une précipitation sélective des métaux de transition. Les travaux ont permis de développer un procédé d’extraction des métaux d’intérêts avec un pourcentage de pureté supérieur à 95%, et de réduire drastiquement la quantité d’effluent. Le transfert à l’échelle pilote a pu être initié après validation du procédé sur réacteur 5L.

  • BatteriesLes batteries Na-ion sur le devant de la scène

    ​​Après trois ans de recherche au sein du réseau RS2E (Réseau sur le stockage électrochimique de l’énergie), notre collaboration avec des chercheurs du CNRS porte ses fruits : nous mettons au point les premiers accumulateurs sodium-ion, une alternative au lithium-ion pour certains secteurs. Dotée de performances comparables aux batteries lithium-ion, cette nouvelle technologie intéresse désormais de nombreux industriels.

  • Systèmes, réseaux et efficacité énergétique

    Lancement du projet Jupiter 1000

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    C’est le coup d’envoi du projet Jupiter 1000, lancé avec GRTGaz et plusieurs autres partenaires. Son objectif : construire et qualifier le premier démonstrateur industriel en France d’un système de « Power-to-Gas » de 1 MWél. Installé sur la zone de Fos-sur-mer (Bouches-du-rhône), Jupiter 1000 convertit de l’électricité renouvelable en hydrogène et méthane de synthèse, suivi d’une injection dans le réseau de transport de gaz naturel.​

  • Photovoltaïque​Transfert de notre technologie hétérojonction

    ​​Après avoir développé la technologie hétérojonction pendant plusieurs années et obtenu le record de 25 % de rendement sur le Labfab, 2018 sonne le temps du transfert industriel, et ce sera avec l’énergéticien italien Enel Green Power et sa filiale 3SUN que l’accord est conclu. Quelques années encore puis le groupe annoncera l’implantation d’une première giga-usine photovoltaïque en Europe, avec une capacité de 3GW cellules-modules en technologie hétérojonction développée conjointement avec nos experts.

  • BatteriesNos batteries partent pour l’espace


    ​En collaboration avec Airbus defence and space, nous avons développé et qualifié des procédés d’assemblages de batteries innovants pour les satellites de télécommunications de la constellation OneWeb. En 2018 et dans le cadre du projet « BOWIE », les dix premières batteries (il y en aura 700 supplémentaires qui suivront) qualifiées pour le vol ont été fabriquées, testées et expédiées à Airbus Defence and Space, puis livrées à OneWeb Satellites. Elles embarquent dans la foulée sur des satellites mis en orbite terrestre quelques mois plus tard.
  • Photovoltaïque​Un nouveau record pour nos cellules tandem pérovskite/Silicium

    ​​La technologie tandem pérovskites sur silicium à deux terminaux que nous développons avec Enel Green Power et sa filiale 3SUN a pour objectif de dépasser la limite du silicium jusqu’à plus de 30 % de rendement de conversion. En 2019, c'est un nouveau record de rendement de conversion significatif de 23 % qui est atteint pour une cellule d’architecture PIN qui démontre notre savoir-faire et marque le début de la course au rendement pour cette nouvelle architecture.

  • Hydrogène, molécules et carburants durablesLancement du projet GEN-Z

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    ​​GEN-Z est né d’un partenariat entre nos équipes, le pilote automobile Cyril Desprès, l’explorateur Mike Horn et Vaison Sport. Notre rôle : réaliser une chaine énergétique permettant d’électrifier une voiture de rallye raid pour concourir le Dakar. Face au cahier des charges exigeant d’un tel véhicule en terme de robustesse, de plage de fonctionnement, de rendement, de redondance, de dynamique mais aussi de maintenabilité, nous avons étudié de nouveaux composants, conçu une nouvelle forme de plaque bipolaire CG9 et développé un pilotage inédit. Les essais ont été plus que concluants : les bonnes performances obtenues ont conduit à la création en 2022 d’un nouvel acteur du monde de l’hydrogène, Inocel.

  • Economie CirculaireLancement du projet RECYBAT

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    Depuis 2019, dans le cadre d’un partenariat stratégique et d’un laboratoire de R&D commun (RECYBAT),
    nous développons avec ORANO un procédé global de recyclage des batteries Li-ion de véhicules électriques, visant à la valorisation maximale des matériaux contenus dans ces objets. Grâce au support du CEA, ORANO vise une entrée sur le marché du recyclage des batteries à l’horizon 2026, avec une roadmap allant des développements laboratoires au démarrage de leurs usines.
  • Systèmes, réseaux et efficacité énergétiqueLancement du projet Calhipso

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    Fort d’une expertise de près de 40 ans sur la Compression Isostatique à Chaud (CIC) et la fabrication de composants complexes par assemblage de pièces massives ou par compaction de poudres métalliques, nous sommes devenus en 2021 partenaire du projet EQUIPEX+ CALHIPSO*. Ce dernier, coordonné par l’Université de Bourgogne Franche-Comté (UBFC), propose une approche globale d'expérimentation, de modélisation et de simulation visant à définir des solutions CIC sur mesure pour répondre aux besoins des industriels. Cette technologie, historiquement utilisée dans les domaines du nucléaire et de l'aéronautique, s'est ouverte au marché des énergies renouvelables pour la transition énergétique.​

  • Hydrogène, molécules et carburants durablesCréation de Genvia

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    ​​La société Genvia, née en 2021, a pour objectif d’accélérer le développement de notre technologie réversible d’électrolyseur haute température à oxyde solide, sur laquelle nous travaillons depuis 2005. Cette technologie, aujourd’hui considérée comme la plus efficace énergétiquement pour la production d’hydrogène décarboné, bas coûts, atteindra sa maturité pour un déploiement massif d’ici la fin de la décennie puisque Genvia a annoncé l’installation de sa gigafactory avant 2030.

  • Hydrogène, molécules et carburants durablesLancement du projet RAPACE

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    ​​RAPACE est un drone à hydrogène (pour une propulsion électrique) de 5 m d'envergure, 100 % français, développé conjointement par le CEA, l'Ecole de l'Air et de l'Espace et le fabricant français de drone Atechsys. Il est capable de voler à basse altitude, avec une grande autonomie et par tous temps. Le coup d’envoi du projet est lancé en 2022, et il réussira son premier vol en 2023.

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    Hydrogène, molécules et carburants durablesCréation d’Inocel

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    ​Issue de deux ans de travaux menés par 30 ingénieurs chercheurs, protégée par 15 brevets que l’entreprise exploite sous licence et soutenue par Mike Horn : réel prolongement du projet GEN-Z, Inocel voit le jour en 2022. Identifié comme la référence sur les recherches de la pile à combustible, c’est naturellement que le duo Mike Horn et Cyril Desprès se tournent vers le CEA-Liten à l’époque pour établir un nouvel état de l’art en matière de rapport compacité/puissance. Aujourd’hui, il est moins question du transport routier que maritime : Inocel a récemment dévoilé Poséidon, un bateau qui fait office de laboratoire flottant tout en concourant dans les eaux de Monaco.

  • Systèmes, réseaux et efficacité énergétiqueCréation de DistricLab-H

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    ​​​​DistrictLab-H​ est une solution numérique issue de nos recherches engagées depuis 2013 pour optimiser la gestion des réseaux de thermiques urbains. Le projet est porteur de promesses : créer un jumeau numérique de différentes installations pour décarboner leurs réseaux thermiques. Il est incubé au sein du CEA dans le cadre de Magellan, son programme d’accompagnement des start-ups, jusqu’à ce que l’entreprise DistrictLab soit officiellement créée en 2023.

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    Economie CirculaireLancement du projet Magnolia

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    Notre alliance avec Orano, Valeo, PAPREC et DAIMANTEL France dans le domaine des aimants a permis au projet MAGNOLIA de se lancer en 2022. Il vise à développer une filière française pour la fabrication et le recyclage d'aimants Nd-Fe-B, essentiels à la transition énergétique. Parmi ses différents objectifs : l'optimisation des procédés de fabrication, la réduction des terres rares critiques et l'intégration de l'économie circulaire dans le but d’assurer une production durable et compétitive d'aimants en Europe.
  • Systèmes, réseaux et efficacité énergétiqueLancement du projet Gazhyvert 2

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    Le lancement du projet GAZHYVERT2 en partenariat avec GRDF en 2022 suit la volonté de faire émerger une filière française de gazéification hydrothermale. Plus précisément, il est question de développer un programme de recherche autour du méthane biogénique par gazéification hydrothermale compétitive sans concurrence d’usage des intrants (humides). Les fruits de ce travail sont prêts à être récoltés : les résultats du projet seront disponibles d’ici mi-2025.​

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    Photovoltaïque​Création d’Heliup

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    ​​La start-up Heliup s’émancipe du CEA et prend son envol en 2022. Sa spécialité : concevoir des panneaux photovoltaïques ultra-légers et simples à poser, qui sont adaptés aux limitations structurelles des bâtiments à ossature métallique et produisent selon les cas de 15 à 100 % de leurs besoins en électricité.

  • Systèmes, réseaux et efficacité énergétiqueDéveloppement des recherches sur les réacteurs de méthanation orthoradiaux

    ​ ​​​Si le projet Jupiter1000 avait ouvert la voie vers un réacteur de méthanation en 2016, il peut être considéré comme la première génération : 2023 annonce l’arrivée de la deuxième génération des réacteurs de méthanation orthoradiaux sur lesquels nous travaillons depuis 2012, date historique relative aux fondements de nos recherches dans le domaine.
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    BatteriesNotre partenariat avec Vitesco

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    ​​Vitesco fait partie de nos partenaires clés dans la course à la compacité et l’efficacité des batteries embarquées. L’innovation autour de notre alliance doit permettre une gestion dynamique et individualisée des cellules de batterie augmentant l'autonomie, réduisant le temps de charge rapide, et prolongeant la durée de vie des batteries en proposant une batterie reconfigurable, dont la seule architecture assure toutes les fonctions et permet la suppression des convertisseurs. Cette technologie a par ailleurs été transférée à Vitesco en 2023 dans l’objectif d’en équiper les véhicules électriques.

  • Batteries​Notre partenariat avec Renault

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    ​Parmi les différents sujets qui nous lient à Renault, il y a notre prometteur chargeur bi-directionnel issu de trois années de recherche. Objet de 11 brevets, ce chargeur hyper compact (dont la taille a été divisée par 5) doit répondre à l’enjeu du véhicule-to-grid et permettre au véhicule électrique et équipé de se recharger sur n’importe quel type de prise. Pour cela, nous avons développé avec Renault une nouvelle architecture électronique de convertisseur de puissance, qui pourrait s’installer dans les véhicules Renault d’ici la fin de la décennie.

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    Systèmes, réseaux et efficacité énergétique​Notre outil PERSEE

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    ​​Si le logiciel Odyssey pouvait présenter quelques limites, ce n’est plus le cas de notre outil PERSEE, qui est opérationnel depuis 2023. Grâce à lui, c’est toute la manière de modéliser les systèmes qui a été repensée pour donner naissance à un outil plus large, plus précis et plus complet. En effet, les modèles utilisés étant plus fins, et les prévisions de besoin énergétique plus réalistes, les conditions s’avèrent plus représentatives de l'utilisation réelle du système.

  • Photovoltaïque​Un record de rendement pour nos tandem pérovskite sur silicium

    ​​C’est un nouveau record pour nos cellules tandem pérovskites sur silicium ! Après avoir atteint un rendement de 23 % en 2019 avec Enel Green Power et sa filiale 3SUN, notre cellule d’architecture PIN, avec correction d'ombrage, atteint les 28,7 %. Ce nouveau record concerne une surface active de près de 9 cm² quand la plupart des records de rendement, publiés au plan international, le sont pour une surface de 1 cm².

  • Photovoltaïque​Création de Solreed

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    ​En incubation au CEA jusqu’alors, SolReed est officiellement créée. La start-up propose de prolonger la durée de vie des panneaux solaires en développant des solutions de réparation associées à un monitoring et à un process de maintenance spécifique. Elle signe en 2024 un partenariat avec ENGIE Green, leader du solaire en France, qui l’engage à mettre à disposition plusieurs centaines de panneaux défectueux de différents modèles.​

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Pourquoi choisir le Liten ?​​​

Découvrez les témoignages de ceux qui font notre institut :


​ J'aime bien comprendre les matériaux, les mécanismes qui jouent un rôle. On a des experts presque du monde entier. Et ce qui est vraiment parfait au Liten c'est qu'on a une plateforme qui permet de comprendre ces matériaux qui sont très complexes, ça nous permet d'avancer sur la compréhension de ces applications.

Joha​nnes Ast


Alors tout d'abord parce que Liten c'est une structure entre le milieu académique et le milieu industriel. En plus ici on a tous les moyens pour faire des caractérisations avancées et développer de nouvelles procédures pour de nouveaux matériaux. Ce qui est très motivant pour moi.

Polyxeni Tsou​lka


Le Liten est un acteur européen dans le domaine des énergies renouvelables. Aujourd'hui, travailler au Liten c'est participer à la transition énergétique, avoir un rôle et pouvoir agir. Nos recherches sont concrètes, applicables et industrialisables.

Elie Ghanato​s


Tout d'abord, pour l'image de haut niveau scientifique récupéré par le Liten et la maîtrise des outils qu'ils ont à disposition. Et puis leur applicabilité à des systèmes réels qui vont vraiment sortir dans l'industrie. 

Sébastien Kawka




Vidéo

​En 20 ans, nous avons écrit notre histoire, ​façonnée par nos innovations scientifiques et technologiques. Cette histoire singulière, nous l’avons construite avec nos équipes et au travers de nos réussites, symboles de notre capacité à développer des solutions énergétiques pertinentes. C’est grâce à ces piliers qu’aujourd’hui nous sommes reconnus comme un acteur clé de la transition énergétique.