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Un disque pour stocker l’hydrogène de manière stable et sécurisée
© Office Européen des brevets
Finaliste, dans la catégorie Recherche, du Prix de l’inventeur européen 2023, remis en juillet à Valence en Espagne, un groupe de chercheurs du CNRS a développé une méthode pour conserver de manière stable et sécurisée l’hydrogène, sous forme... de disque solide.
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Connu / https://tools.immae.eu/Shaarli/ind1ju?j_qjdw
L’année prochaine, le port d’Amsterdam mettra un service un bateau à hydrogène. Sa particularité : ce « gaz » sera stocké dans ses cales sous forme solide. Déjà baptisé Neo Orbis, le navire sera utilisé pour des courts trajets dans le port et sur les canaux de la ville. Mais faut-il vraiment applaudir cette innovation ?
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L’hydrogène fait fonctionner une pile à combustible qui recharge des batteries, lesquelles alimentent un moteur électrique permettant ainsi de s’affranchir des problèmes d’autonomie et/ou de poids lié aux batteries.
Jusqu’à présent le stockage de l’hydrogène sous forme gazeuse ou cryogénique en faisait une énergié onéreuse, dangereuse et peu écologique.
La solution du stockage de l’hydrogène dans une galette solide grâce à l’adjonction de nano-molécules d’hydrure de magnésium qui accélèrent l’absorption et la restitution du gaz se fait lors d’une opération à basse pression de moins de 10 bars.
C’est donc, d’après Mcphy, "une solution sécurisée, énergétiquement neutre, à faible coût, facilement transportable et à cinétique rapide." permettant de résoudre les problèmes de stockage de l’énergie notamment issue des renouvelables.
La technologie de stockage d’hydrogène sous forme d’hydrures de McPhy Energy permet de stocker l’hydrogène à basse pression avec une grande densité.
Constitué d’un générateur d’hydrogène par électrolyse de l’eau, fabriqué par McPhy Italie et alimenté par 60 KW d’électricité pouvant provenir d’énergies renouvelables, ce démonstrateur peut produire 12m3/heure d’hydrogène. Ce gaz est ensuite stocké sur un système HDS 100, basé sur la technologie hydrure de magnésium développée et fabriquée par McPhy Energy à La Motte-Fanjas, dans la Drôme.
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La technologie McPhy de stockage d’hydrogène sous forme solide (MgH2) permet de densifier l’hydrogène en toute sécurité, à basse pression, ce qui en fait une excellente solution pour des applications de stockage massif d’énergie.
Les solutions de stockage de McPhy comprennent : un générateur d’hydrogène à base d’électrolyse de l’eau, un stockage solide d’hydrogène et au besoin un équipement de reconversion d’hydrogène en électricité.
Pour valoriser au mieux les énergies renouvelables, McPhy propose d’utiliser le vecteur hydrogène différemment, selon les besoins.
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Composite à base d'hydrures de magnésium contenant 600 litres d'hydrogène (©McPhy)
La société grenobloise McPhy Energy, créée en 2008, travaille sur le stockage d’hydrogène sous forme solide. Sa technologie permet notamment de stocker des surplus d’électricité grâce à des installations combinant la production d’hydrogène et son stockage à basse pression.
L’hydrogène adsorbé par du magnésium
S’appuyant sur des travaux du CNRS (Institut Néel), McPhy Energy a développé une solution de stockage de l’hydrogène sous forme d’hydrures métalliques, c'est-à-dire de composés chimiques d’hydrogène avec un métal ou un alliage métallique. Certains métaux présentent la propriété de former des liaisons réversibles avec des atomes d’hydrogène. C’est le cas du palladium, du vanadium ou encore du magnésium qui a été retenu par la PME grenobloise comme principal matériau combiné à l’hydrogène.
Le magnésium est broyé en une poudre fine afin d'obtenir des cristaux d’une dizaine de nanomètres (1 nm = 10-9 m) offrant une plus grande surface de contact avec l’hydrogène. Des additifs y sont ajoutées afin d’accélérer le processus d'hydrogénation et de déshydrogénation du magnésium qui ne dure alors que quelques minutes. Les atomes d’hydrogène sont « absorbés » ou « désorbés » (c'est-à-dire se détachent des cristaux) en fonction de la température et de la pression du milieu. L’absorption s’effectue à une pression de 10 bars et la désorption à une pression de 2 bars. La réaction d’absorption dégage de la chaleur qui est captée pour ne pas bloquer la réaction(1). Elle est restituée ultérieurement pour faciliter la désorption de l’hydrogène. Le stockage est totalement réversible et la quasi-intégralité de l’énergie hydrogène stockée est récupérée au terme du processus(2).
Concrètement, l’hydrogène est ainsi stockée sous la forme de pastilles d’hydrures de magnésium (MgH2) de 30 centimètres de diamètre contenant chacune 600 litres d’hydrogène. Ces pastilles sont conditionnées dans des réservoirs cylindriques recouverts d’une couche d’isolant thermique.
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La technologie du stockage sous forme solide présente un avantage en termes de sécurité dès lors qu’elle nécessite des pressions faibles. De plus, la densité volumique atteinte sous cette forme est de 106 kg d’hydrogène par m3 contre 70 kg/m3 sous forme liquide et 42 kg/m3 sous forme de gaz comprimé (à 700 bar).
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d’autres hydrures métalliques que ceux de magnésium peuvent être employés pour des applications particulières comme le stockage embarqué pour les transports https://www.connaissancedesenergies.org/node/566.
McPhy Energy a déjà conclu des contrats avec de grands électriciens comme Enel en Italie et E.ON dans le nord-est de la France. La société a récemment racheté l’italien Piel qui dispose de près de 3 000 électrolyseurs en service dans le monde. Elle a d’autre part reçu une dotation de 5 millions d’euros du Fonds Écotechnologies, un fonds de la Caisse des dépôts à destination des PME innovantes dédiées aux technologies vertes.
dernière modification le 21 février 2013
Sources / Notes
(1) La température nécessaire au processus d'absorption devant être inférieure à près de 375°C et celle du procédé de désorption supérieure à près de 305°C.
(2) Près de 97% de l’hydrogène énergie stockée est restituée.
- Power-to-gas
En installant 4 MW d’électrolyse en Chine, McPhy démontre son expertise dans la gestion des projets internationaux
• Plateforme de production (4 MW) d’hydrogène zéro-carbone connectée à un parc éolien
• Dynamique de réponse très rapide adaptée aux variations des énergies renouvelables
• Renforce la position de McPhy sur les projets internationaux multi-MW
• Province d’Hebei, Chine | Livraison : 2017
McPhy propose des solutions sur mesure permettant d’assurer l’équilibre entre l’offre et la demande d’énergie dans les réseaux de la province chinoise du Hebei.
Le système livré à la province du Hebei est un équipement compact de génération d’hydrogène de 4 MW incluant deux modules McLyzer 400, les transformateurs, l’électronique de puissance, une unité de purification et séchage et un module de stockage sous forme solide, initiant au cœur de la Chine une chaîne complète de valorisation des surplus d’électricité d’origine renouvelable.
Le système McPhy permet de transformer en hydrogène propre et de stocker les surplus de l’électricité renouvelable produite par un parc éolien de 200 MW. Ce projet représente une référence majeure pour McPhy qui confirme sa capacité d’exécution de projets de conversion massive d’énergies renouvelables en hydrogène destiné à être injecté dans les réseaux ou utilisé en tant que matière première, ainsi que sa capacité à piloter de grands projets d’envergure internationale.
Parfaitement adaptés à la variabilité des énergies renouvelables, les électrolyseurs à réponse rapide McLyzer offrent aux énergéticiens une solution pertinente pour assurer la stabilité des réseaux électriques.
| Applications Power to Gas Hydrogène dans les territoires Stockage d’énergie (parc solaire)
| Technologie McPhy 2 McLyzer 400-30
| Client Jiantou Yanshan (Guyuan) Wind Energy Lieu : Hebei (Chine) Date de mise en service : 2017
Voir aussi https://mcphy.com/fr/category/stockage-energie/?cn-reloaded=1
Ndlr : l'expression "hydrogène solide" n'est pas employée par McPhy