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Posté par Adrien le Lundi 08/12/2014 à 00:00
Production décarbonée d'hydrogène: un rendement de 90 % est atteint
Le CEA Liten valide un système de production d'hydrogène par électrolyse de la vapeur d'eau à haute température de performances exceptionnelles. Conçu par le CEA pour limiter les coûts d'investissement et d'opération, ce système présente un rendement supérieur à 90%. Il ouvre de nouvelles voies aux marchés de l'hydrogène industriel et de l'hydrogène énergie.

L'hydrogène est utilisé dans de nombreux secteurs industriels (chimie, agroalimentaire, transformation du verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile (cassant) et transparent au rayonnement visible. Le plus...), sidérurgie, microélectronique). L'électrolyse est également un procédé prometteur pouvant servir dans la chaîne de conversion et de stockage des énergies renouvelables intermittentes.

Mais sa production est aujourd'hui très majoritairement réalisée par reformage de méthane/gaz naturel. Le CEA développe un procédé alternatif par électrolyse de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) alimentée par de l'électricité. Si la source électrique est décarbonée cela permet de limiter les émissions de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à occuper...) à effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie électromagnétique, provenant du Soleil (dans le cas des corps du système solaire) ou...) et d'économiser les énergies fossiles.


Le prototype de production d'hydrogène par électrolyse à haute performance de la vapeur d'eau à haute température conçu par le CEA - photo D. Guillaudin / CEA

Les différents procédés d'électrolyse de l'eau se distinguent essentiellement par leur température de fonctionnement qui conditionne la quantité d'électricité à apporter pour dissocier la molécule d'eau. Une étape importante vient d'être franchie par le laboratoire de production d'hydrogène du CEA Liten: un système électrolyseur à haute température (700°C) produisant de l'hydrogène à partir de vapeur à 150°C et d'électricité avec une consommation électrique de 3,9 kWh/Nm3 (1) d'hydrogène. Ce prototype démontre qu'il est possible de produire de l'hydrogène en partant de chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) à basse température avec des rendements inégalés grâce à une valorisation maximale de la chaleur dans le système.

Ce système conçu par le CEA intègre un « stack » (empilement de cellules, coeur de la réaction de production d'hydrogène) performant et optimisé en terme de coût, ainsi que les composants auxiliaires nécessaires à la gestion fluidique, thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des...) et électrique du système, de manière à le rendre autonome. Le système complet est compact, approximativement de la taille d'un réfrigérateur. Il permet de produire entre 1 et 2,5 Nm3/h d'hydrogène. La chaleur des gaz de sortie est récupérée pour préchauffer les gaz d'entrée grâce à des échangeurs thermiques haute température performants lorsque le système fonctionne en mode légèrement exothermique. Le rendement de ce système a été mesuré et excède les 90 %, confirmant ainsi le potentiel de cette technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :).

Florence Lambert, directrice du CEA Liten: « Nous sommes convaincus que l'hydrogène vecteur (En mathématiques, un vecteur est un élément d'un espace vectoriel, ce qui permet d'effectuer des opérations d'addition et de multiplication par un scalaire. Un n-uplet...) d'énergie va jouer un rôle majeur dans la transition énergétique. Ces résultats à l'échelle du système nous confirment que l'électrolyse haute température est une alternative crédible pour produire de façon économiquement viable de l'hydrogène sans faire appel aux ressources fossiles. Notre expérience de plusieurs années sur les convertisseurs électrochimiques et l'optimisation thermique de procédés nous amènent aujourd'hui à un niveau de maturité jamais atteint. »

Note:

(1) Unité Nm3: Il s'agit de 'normaux mètres-cube'. Les gaz étant compressibles le volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) de matière peut changer en fonction de la température et de la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.). '10 normaux mètres-cube' correspondent à 10 m3 de gaz à 0°C et à une pression de 1 bar (pression atmosphérique).


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Source: CEA
 
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