Réelle percée dans le stockage de l’hydrogène ?

Réduire le poids et le coût des réservoirs de stockage de l’hydrogène tout en augmentant la sécurité devient un enjeu technologique crucial que les ingénieurs devront surmonter pour rendre les véhicules à pile à combustible plus accessibles.

Hormis les citernes cylindriques en métal actuellement utilisées dans la plupart des applications, l’une des alternatives consisterait à fournir un stockage à l’état solide qui absorbe et libère de l’hydrogène. Cette percée technologique a été rendue possible grâce au programme spatial russe. En effet, l’hydrogène et les piles à combustible ont été utilisées dans leur programme spatial dès les années 1960. Cette nouvelle approche, en cours d’adaptation par des chercheurs israéliens, emploie de minuscules tubes de verre étanches pour stocker de l’hydrogène. Les tubes, appelés capillaires, sont regroupées ensemble afin d’être plus solides et plus efficaces.

"Si les réservoirs capillaires peuvent résister à la pression extérieure, la technologie pourrait alors s’avérer utile pour les véhicules et pour les appareils électriques", explique Yoel Sasson, professeur de chimie appliquée à l’Université hébraïque de Jérusalem.

Des essais réalisés en Allemagne prétendent avoir validé les protocoles de sécurité. Cependant, nul ne sait encore si ces réseaux capillaires peuvent être produits en masse d’une manière économiquement viable. Par ailleurs, aucune indication n’a été donnée quant à la taille réelle des tubes et sur la densité énergétique du stockage.

"Par rapport à un réservoir en acier, il est admis que le verre possède une plus grande capacité de stockage (3 fois x) pour un tiers seulement de son poids" a indiqué Dan Eliezer, le responsable du projet dans la startup "C.En", basée en Suisse.

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Pastilleverte

Réjouissons-nous de cette avancèe dans le stockage (à confirmer faisabilité et amélioration ratio poids/encombrement/rendement/prix), ne reste plus qu’à “verdir” la production (à coûts “compatibles), à encore améliorer les PC (moins ou pas de platine, température, robustesse prix) à mettre en place une filière “du puits à la roue” aussi “lisse” que celle du pétrole Bref, verrai-je une jour l’H2-carburant ? 

marcob12

On est toujours dans le cadre d’un stockage de H2 sous pression. Le problème de ce dispositif est la résistance du verre aux chocs dans le monde réel où les dispositifs nomades ont tendance à tomber par terre et encaisser des décélérations au contact du sol, les vibrations pour l’automobile. Le verre n’a jamais eu la réputation d’être incassable, surtout qu’on nous parle de capillaires (la structure présentée en nids d’abeille, si c’est la formule retenue, ne change pas radicalement la donne). En stockage fixe, pour convertir des excédents électriques en H2 (avec électrolyseurs à haut rendement) il faut voir. Mais pour les transports, les hybrides et véhicules électriques sont manifestement une réponse bien plus avantageuse que le véhicule à hydrogène, en 2009 et dans tout futur prévisible. De toute façon on peut parler d’une innovation, mais sûrement pas d’une percée (qui sous-entend qu’un goulot d’étranglement a sauté et qu’une ruée en puissance est derrière). Quel serait d’ailleurs le coût de production de ces structures ? Qui dit déploiement dit en effet l’aspect coût intégré. H2-carburant existe déjà (pour une poignée de véhicules). A grande échelle ? Je parie que pas de notre vivant (if ever).

michel123

Le verre est cassant mais possède une certaine flexibilité , il se peut que les capillaires utilisés soient si fins que leur structure ( un peu la même que la fibre de verre ) soit à même de stoker l’hydrogène en toute sécurité surtout si les faisceaux de capillaires sont regroupés et entourés d’une structure de protection souple capable d’amortir chocs et vibrations. Cela dit le cea (le commissariat à l’énergie atomique ne s’occupe pas que de nucléaire) a concu et validé des réservoirs en fibre de carbone avec à l’interieur un liner d’aluminium qui stoke l’hydrogène en toute sécurité à 700 bars pour un poids trés faible. Pour la production d’hydrogène le Cea a également  validé une production de h2 sous haute température et haute pression (conditions réunies dans les centrales nucléaires ) cette  électrolyse protonique de l’eau consommant trés peu de courant et compétitive par rapport à la production par reformage du méthane (méthode qui libère du co2). Reste le problème non réglé des piles à combustible basse température qui  sont au point techniquement mais utilisent des matériaux précieux et sont pour l’instant commercialement invendables à part pour des applications de niche telles que le nautisme et le caravanig. MC

Tartempion

  Alors, on apprend que les réservoirs c’est OK pour 700 bars et qu’H² peut être produit économiquement par nos centrales …………. mais qu’attend-on pour faire tourner nos voitures déjà équipées pour le gaz naturel ?   Si tout ceci est vrai, nous avons un problème de communication et de coordination …………  nous avons tout notre temps pour optimiser les pac puisque nos bons moteurs peuvent rouler à H² en attendant ……..

marcob12

La discussion a déjà eu lieu sur ce site. C’est l’ensemble de la chaîne H2 qui semble dépassé par l’arrivée des véhicules électriques et des batteries modernes. Au demeurant, le volume de R&D injecté en ce moment du côté des dispositifs de stockage électrique est impressionnant et des annonces d’évolutions significatives sont quasiment hebdomadaires. On peut bien sûr produire H2 efficacement par électrolyse à haute température et sans doute peut-on le stocker dans les réservoirs en fibres de carbone, mais il faut aussi résoudre le transport aux pompes du H2 et voir du côté du rendement global sur un cycle complet. Avec le moteur thermique, il ne faut pas y songer, sauf si demain le pétrole est à 200$/baril et qu’on ne peut déployer assez vite les batteries automobiles. Or on se donne tous les moyens de le faire, via des shémas style PBP (qui remplaceront les batteries dès qu’un modèle plus performant arrivera et leur donneront une seconde vie en unité fixe de stockage électrique) et aussi via des commandes volontaires de centrales de stockage électriques via ces nouvelles batteries. L’investissement est important dans le domaine car tous les gouvernements savent que le sevrage vis-à-vis du pétrole passe par  l’électrification des transports, qu’il y a le paramètre émissions de CO2 à considérer et que les renouvelables ont un besoin impérieux de gros moyens de stockage de leurs productions intermittentes. Si on devait manquer de matières premières (lithium par ex) la question de l’usage aussi d’une filière H2 serait à considérer, mais vu la multitude d’éléments qui ont leur chance (les unités fixes n’utiliseront probablement pas les mêmes assez rapidement), le risque de pénurie est très hypothétique sinon quasiment nul. Techniquement on sait faire, mais la compétition économique ne semble vraiment pas en faveur d’une filière H2 automobile.

Tartempion

  M. MARCOB12, votre cheminement est tout à fait probable, mais une filière H² avec production privée, sans réseau très long à mettre en place, aurait pu faire la transition en attendant la mise au point fiable de la mobilité totalement électrique ………………… même une hybridation à l’H² aurait été 100 % propre …………… et sauver d’ici là des millions de tonnes de CO² et autres ………………….

Tartempion

  M. MARCOB12, votre cheminement est tout à fait probable, mais une filière H² avec production privée, sans réseau très long à mettre en place, aurait pu faire la transition en attendant la mise au point fiable de la mobilité totalement électrique ………………… même une hybridation à l’H² aurait été 100 % propre …………… et sauver d’ici là des millions de tonnes de CO² et autres ………………….

michel123

La solution hybride electrique-pile à combustible est une solution qui existe et les prototypes existent déja , l’intéret de l’association , c’est d’utiliser des batteries à l’autonomie réduite (cent km) et d’y coupler une petite pac nettement moins chère du genre 10 à 15 kw de puissance (au lieu des 70 kw habituels) qui serait insuffisante pour propulser la voiture en accélération mais lui  donnerait un coup de pouce  pendant la route tout en la rechargeant à l’arrêt ou pendant les phases de  décélération. Sachant qu’une voiture consomme 13 à 15 kw/h pour 100 km , la solution semble presque  viable d’un point de vue économique et permettrait de prolonger sérieusement la distance maximum.  A soixante km/heure l’autonomie ne dépendrait que de la quantité d’hydrogène embarqué puisque qu’en une heure la pac produit autant d’énergie que n’en consomme la voiture. Rappelons que l’hydrogène même issu du reformage du methane reste quand même  plus cher que son équivalent en combustible et que la meilleure solution actuelle reste de bruler directement le methane dans les moteurs (méthanisation par biomasse ou gaz naturel de ville) et non le gpl(butane propane ) qui provient des rafineries et qui est plus riche en carbone. Quand à l’hydrogène par electrolyse protonique haute pression haute température dans les centrales , le concept vient à peine d’être validé en labo par le cea et que la filière de production n’est pas encore en place . Rappelons aussi que la filière nucléaire n’a que 40-60 ans de réserves en uranium sauf si la 4eme génération de réacteurs voit le jour (dans 20 ans au mieux) MC

marcob12

Pour autant qu’on sache EESTOR est une entreprise de communication car les communiqués de presse sont les seuls éléments  concrets que nous ayons sous la main. Ils prétendent avoir de quoi remplacer nos batteries automobiles Li-Ion ? Que n’ont-ils démontré la capacité à petite échelle de leur technologie ? Il serait en effet logique de commercialiser d’abord de petites unités puis d’intégrer de plus grosses qui posent des problèmes additionnels, assurant des revenus et attirant les investisseurs… Ce n’est pas tout de faire certifier par des labos de la poudre (aux yeux ?) qui est à une distance abyssale d’un produit industriel fiable et compétitif avec ce qu’on sait faire… L’entreprise s’est notamment offert le luxe de ne pas solliciter les multiples aides fédérales pour accélérer le développement (voire la commercialisation) de leur produit (si produit il y a). Cocasse quand on sait le besoin urgent de tels dispositifs et la course engagée (si le produit existe) avec d’autres approches qui sont ,elles, généreusement financées et pourraient donner des produits similaires. Aucune aide du DoE, aucune sollicitation pour profiter de l’ARPA-E. Le plus probable est qu’il n’y a rien à mettre sur la table pour justifier d’une aide publique, tout simplement. En matière de densité énergétique, bien mieux qu’EESTOR est en préparation.

marcob12

Il est vrai que la solution évidente semble de produire H2 à la maison. Des compagnies comme ITM y ont songé. Le principal problème est le coût de l’électrolyseur pour le particulier (il faudrait un développement à grande échelle et quelques aides) et le rendement global passable si la chaleur de la compression du H2 est perdue et si on brûle celui-ci en moteur thermique (dans ce cas on y perd en tant que contribuable qui va financer les centrales qui produiront le courant gaspillé…). Un gain à la Pyrrhus en un sens. Si on oubliait le moteur thermique (donc PAC, moteur électrique et récupération d’énergie au freinage) et qu’on récupérait la chaleur de la compression pour les besoins domestiques, on aurait quelque chose de pas trop bête en terme de rendements et de coûts. D’un côté une batterie et de l’autre un électrolyseur à domicile, un réservoir volumineux et une PAC. On pense pouvoir gagner encore sur le coût des électrolyseurs, faire des PACs sans platine, trouver un matériau nano-structuré qui stocke/déstocke H2 idéalement. On n’a pas ça aujourd’hui et quand on l’aura il faudra comparer alors aux performances des batteries. Il y aura des applications ; l’automobile (à grande échelle) ne me semble pas devoir en faire partie.

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