Dans le contexte actuel de la transition énergétique, le besoin de développer des solutions permettant de stocker temporairement l’énergie pousse à étendre les applications de stockage souterrain en cavité saline à de nouveaux fluides (parmi eux notamment l’hydrogène ou le dioxyde de carbone). Cependant, ces derniers fluides présentent des particularités thermodynamiques qu’il est important de bien caractériser et dont il faut anticiper l’impact sur le comportement global du stockage. Dans le cas du dioxyde de carbone, pris comme exemple d’application dans cet article, ces spécificités concernent l’état physique sous lequel il peut être stocké et sa forte solubilité dans la saumure également présente au fond de la cavité. Un modèle global de stockage est établi, permettant le couplage des comportements thermodynamique des fluides contenus et thermomécanique du massif salin, ainsi qu’une adaptation à chaque fluide pouvant être stocké. Ce modèle est ici étendu pour prendre en compte les nouveaux phénomènes liés au stockage de dioxyde de carbone, et tout particulièrement afin d’observer l’impact des échanges de matière avec la saumure sur les conditions de stockage. À cette fin, on compare les résultats de deux déclinaisons du modèle de stockage (à savoir prendre en compte ou non les transferts de masse) appliquées à différents scénarii d’opération : remplissage de la cavité, injection et extraction selon que le dioxyde de carbone est stocké sous forme liquide ou gazeuse. L’étude souligne l’intérêt d’appliquer le modèle étendu à toutes les modélisations d’opération impliquant un transfert de saumure. Enfin, une étude expérimentale et numérique portant sur la cinétique de dissolution du dioxyde de carbone dans la saumure a été menée. Celle-ci, bien qu’encore sujette à développement et principalement qualitative, confirme la nécessité d’intégrer un tel phénomène au modèle.