Une éponge à hydrogène pour le transport

Salut

Une information intéressante qui ouvre la voie à un usage étendu à l’hydrogène, j'ai jusqu’à ce jour pensé, que l'hydrogène ne sera jamais qu'un complément aux autres formes d'énergie, en cause, sa dangerosité, a difficulté de son stockage et bien sur de son transport. Mais une firme française semble tenir une solution.

planete.lesechos.fr a écrit:

es chercheurs de l’université Aix-Marseille, HySiLabs a créé un vecteur qui permet de transporter l’hydrogène à l’état liquide, et non plus gazeux. « Concrètement, explique Pierre-Emmanuel Casanova, nous greffons des molécules d’hydrogène sur des molécules de silicium, une des plus présentes dans la croûte terrestre. Ensuite, nous transportons cet hydrure de silicium sous forme liquide. Une fois qu’il est arrivé à destination, nous avons mis au point une réaction chimique qui permet de libérer instantanément l’hydrogène du silicium, grâce à de l’eau et à un catalyseur fait de matériaux non rares et non dangereux. » Cette solution, protégée par une douzaine de brevets, ne présente aucun risque d’explosion. Elle se démarque aussi de ses concurrents allemands et japonais, Hydrogenious et Chiyoda, grâce à un vecteur liquide non carboné, inoffensif pour l’environnement, et dont la stabilité le rend potentiellement réutilisable à l’infini.

Des capacités de transport multipliées par sept

Le liquide mis au point par HySiLabs permettrait de transporter sept fois plus d’hydrogène que sous sa forme gazeuse. En outre, il peut être stocké dans n’importe quel camion-citerne classique, voire acheminé par pipeline. « Nous avons rendu l’hydrogène aussi facile à transporter que de l’essence, sauf qu’il est encore moins dangereux pour l’homme et pour l’environnement », se félicite Pierre-Emmanuel Casanova. La stabilité de l’hydrure de silicium permet de stocker la molécule plusieurs semaines, voire plusieurs mois, contre quelques jours actuellement sous sa forme gazeuse.

Il semblerait que ce nouveau vecteur d'hydrogène puisse utiliser les infrastructures déjà existantes, tel que camions-citerne, oléoduc etc....
J'ignore toutefois pour le moment, si cette sorte d'éponge liquide pourrait être utilisée comme stockage dans des petites unités, autrement dit, s'il sera possible un jour d'être utilisé sur des véhicules léger voir même lourd ou à tout le moins, dans des citernes de distributions à l'instar des pompes à essence actuelle, il semblerait que oui concernant ce dernier point d’après l'article. De toute façon, cela me semble être une avancée sérieuse. Reste bien sur le problème de la production de cet élément très volatil, les pays composant  l'Afrique du Nord qui possèdent des grandes surfaces très ensoleillées  pourrait devenir des producteurs vertueux, évidemment, reste toujours le problème de la stabilité politique de ces pays avec une corruption endémique.

Le lien de l'article ICI


Le Vieux

Pour les véhicules légers, l'hydrogène est tout sauf une bonne idée... Déjà qu'il s'agit d'un gaspillage d'énergie.

Salut

Nardu a écrit:

Pour les véhicules légers, l'hydrogène est tout sauf une bonne idée... Déjà qu'il s'agit d'un gaspillage d'énergie.

En l'état actuel des choses, oui, ce n'est pas encore une bonne idée. Mais il faut bien dire que l'un des obstacles principaux à l'utilisation de l'hydrogène pour le véhicule de monsieur et madame tout le monde, est le problème sécuritaire. Personne n'a envie de rouler sur une bombe potentielle, sans compter, que si au bout d'une semaine, le réservoir se retrouve presque vide par évaporation alors que l'on ne l'a pas utilisé, on la trouvera maussade.

Il est bien évident que si cette éponge à hydrogène nécessite des matériaux difficiles à obtenir, ce système tombera dans les oubliettes de l'histoire, ou alors ce système sera dédié comme vecteur d'énergie pour des grands systèmes, genre centrale, mais si ce n'est pas le cas, et que l'éponge s'avère être un système très sécurisé, ayant peu de perte et coûtant peu, dans ce cas, il ne resterait plus que le problème de la production et son coût. Le pétrole actuel lui même est un énorme gaspillage, car sur 1litre de pétrole ou 1kg de charbon extrait à l'état brut combien de% est-il vraiment utilisé, certainement moins de 20%, sacré gaspillage non ? alors si l'on les utilise pour produire de l’hydrogène, autant se suicider tout de suite.

La percée de l'hydrogène dépendra essentiellement des découvertes à venir. Si ITER par exemple, trouve enfin une heureuse conclusion, dès lors, la production d'hydrogène, même avec des pertes conséquentes, deviendrait rentable. Bien sur, aussi, si demain, on découvre d'autres avancées, tel que des batteries à fortes capacité permettant de remplacer le réservoir de diesel, dans ce cas, les véhicules à hydrogène, ne seront plus dans les cartons des constructeurs. Personnes à l'heure actuelle peut affirmer quel sera la mobilité de demain.

Le Vieux.

On aura beaucoup de mal à régler le problème sécuritaire. Dans les industries où l'on utilise de l'hydrogène, et c'est le cas dans le nucléaire, c'est le produit qui fait le plus peur. Mais oublions l'aspect sécuritaire. Il y a déjà un gros problème de rendement. Pour obtenir l'équivalent de 1 kWh d'hydrogène utilisable, il faut environ 3 kWh d'électricité dans le cas où on utilise l'électrolyse comme mode de production. Si on injecte ces 4 kWh dans une batterie qui alimente un moteur électrique, on obtient 3,4 kWh à l'axe de sortie du moteur. Et 3,8 kWh si on se passe de la batterie. Mais comme certains mettent en avant le fait qu'on peut stocker l'hydrogène ...

narduccio a écrit:

Il y a déjà un gros problème de rendement. Pour obtenir l'équivalent de 1 kWh d'hydrogène utilisable, il faut environ 3 kWh d'électricité dans le cas où on utilise l'électrolyse comme mode de production. Si on injecte ces 4 kWh dans une batterie qui alimente un moteur électrique, on obtient 3,4 kWh à l'axe de sortie du moteur. Et 3,8 kWh si on se passe de la batterie. Mais comme certains mettent en avant le fait qu'on peut stocker l'hydrogène ...

Salut !
J'ai un problème de compréhension.
Dans 1 kW d'H2, tu sors 3.4 kW à la sortie moteur ??

Perso, j'ai compris 3kW électricité --> 1kW H2 --> et ici, suivant le rendement du moteur, on aura quoi qu'il arrive moins de 100% de rendement.

Donc, si je ne me trompe pas, à partir de 3 kW d'électricité, on obtient au max 0.95à 0.98kW d'énergie utilisable, soit 0.98/3 = 32.6%

Mais pourquoi la conversion 2 H2O --> 2 H2 + O2 est elle si fortement consommatrice ? Ne peut-on pas améliorer cette conversion.

Salut

Nardu a écrit:

y a déjà un gros problème de rendement. Pour obtenir l'équivalent de 1 kWh d'hydrogène utilisable, il faut environ 3 kWh d'électricité dans le cas où on utilise l'électrolyse comme mode de production. Si on injecte ces 4 kWh dans une batterie qui alimente un moteur électrique, on obtient 3,4 kWh à l'axe de sortie du moteur. Et 3,8 kWh si on se passe de la batterie. Mais comme certains mettent en avant le fait qu'on peut stocker l'hydrogène ...

Je sais tout cela, mais l'important est moins le rendement que l'abondance de source et de son prix de revient. Ainsi, si demain ITER ou n'importe quel autre système produit de l'énergie à profusion à prix abordable et à ne savoir qu'en faire, le fait qu'il faut 3 ou même 10 fois plus d'énergie pour une unité en sortie, le rendement n'aura plus guère d'importance. Mais bien sur, même si une éventuelle surabondance est disponible, pour le bien de la mentalité humaine, il sera toujours préférable de chercher à faire des économies, c'est d'ailleurs à cause de cette surabondance d'énergie fossile à bas prix, a fait en sorte que nous sommes dans une situation quasi désespérée. Il est un fait aussi, qu'a l'heure actuelle, la production d'hydrogène n'est pas du tout raisonnable, même celle soi disant verte.
Pour voir arriver l'hydrogène chez monsieur tout le monde, il y aura des progrès techniques important à atteindre et on en est loin au peu que j'en sais.

Lgda a écrit:

Mais pourquoi la conversion 2 H2O --> 2 H2 + O2 est elle si fortement consommatrice ? Ne peut-on pas améliorer cette conversion.
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Il y aura certainement moyen d'améliorer le bilan de la conversion, j'avais lu que certains catalyseurs autres qu'utilisé habituellement, pouvait améliorer la production d’hydrogène. Un des problèmes des catalyseurs usuel c'est leur prix, car on utilise du platine et l’iridium. Peut être qu'un jour, pour obtenir le cracking de l'eau, il y faudra moins d'énergie pour en produire que celle produite. Qui sait ?

Bref on y est pas encore.Ce que dit Nardu est tout à fait justifié, mais c'est seulement basé sur la technologie actuelle et d'un point de vue pratique, il vaut mieux s'en tenir à ce que l'on connaît, personne ne peut encore prédire l'avenir avec certitude, juste des conjectures

Le Vieux.

lgda a écrit:

narduccio a écrit:

Il y a déjà un gros problème de rendement. Pour obtenir l'équivalent de 1 kWh d'hydrogène utilisable, il faut environ 3 kWh d'électricité dans le cas où on utilise l'électrolyse comme mode de production. Si on injecte ces 4 kWh dans une batterie qui alimente un moteur électrique, on obtient 3,4 kWh à l'axe de sortie du moteur. Et 3,8 kWh si on se passe de la batterie. Mais comme certains mettent en avant le fait qu'on peut stocker l'hydrogène ...

Salut !
J'ai un problème de compréhension.
Dans 1 kW d'H2, tu sors 3.4 kW à la sortie moteur ??

Perso, j'ai compris 3kW électricité --> 1kW H2 --> et ici, suivant le rendement du moteur, on aura quoi qu'il arrive moins de 100% de rendement.

Donc, si je ne me trompe pas, à partir de 3 kW d'électricité, on obtient au max 0.95à 0.98kW d'énergie utilisable, soit 0.98/3 = 32.6%

Mais pourquoi la conversion 2 H2O --> 2 H2 + O2 est elle si fortement consommatrice ? Ne peut-on pas améliorer cette conversion.

Pourtant simple. Admettons que j'ai des panneaux solaires qui produisent dans un temps donné environ 400 kWh d'électricité. Si je me sers de cette électricité pour produire de l'hydrogène par électrolyse, mais aussi de le compresser, bref de le rendre utilisable... Si je l'injecte dans une pile à combustible, je récupère environ 100 kWh. Si j'utilise ensuite un véhicule comme ma zoé qui fait, en moyenne, 14 kW/100km, je peux parcourir 714 km.

Maintenant, je prends ces mêmes 400 kWh, je les injecte directement dans la batterie de ma zoé, je parcours ((400*0,85(/14))*100 = 2428 km.

L'un des problèmes de l'hydrogène est sa légèreté. A pression normale, 1 mole d'hydrogène qui pèse 1g occupe un volume de 22,4 litres. Il se trouve que sans que je choisisse les termes de mon exemple, 1 kg d'hydrogène est a peu près l'équivalent de 13,9 kWh. Donc, il faudrait théoriquement 1 kg d'hydrogène pour faire mes fameux 100 km... Sauf qu'un kg d'hydrogène, c'est 11 m3 a pression normale et température normale. On a donc tendance à le comprimer à 700 bars, ou il n'occupe plus qu'un volume de 27 litres. On pourrait le rendre liquide et il ne fait plus que 14 litres. Sauf qu'il faut le refroidir à - 252°C... Le comprimer consomme de l'énergie. En fait, le rendement pur de l'électrolyse est compris entre 70 et 90% selon les sources. Mais là, on fait le bilan global et il faut tenir compte de l'énergie utiliser pour le rendre "exploitable".

Je joins le lien vers un pdf explicatif : http://acces.ens-lyon.fr/acces/formation/formasciences/formasciences-2014/Intervention-hydrogene2.pdf

OK ,merci, cette fois j'ai compris.
Le problème n'est pas le fractionnement de la molécule d'eau mais la compression du gaz.

Dans un monde idéal, l'énergie mobilisée pour la compression devrait être récupérable lors de la décompression, par exemple comme avec la célèbre voiture à air comprimé de Guy Nègre.
Si une telle voiture atteignait un jour la production industrielle (après avoir prouvé de manière irréfutable tenir ses promesses), on pourrait avoir un véhicule qui est propulsé à la fois par la détente de l'hydrogène et par la combustion de ce dernier dans un moteur ou une pile à combustible.

Quant à la récupération de la chaleur dégagée lors de la compression, Hop ! une installation couplage chaleur-force et le tour est joué !

Il y a déjà des systèmes optimisés où une partie de la chaleur issue des opérations est récupérée. Soit pour être utilisée dans les premières phases des opérations, soit pour d'autres usages.

narduccio a écrit:

Il y a déjà des systèmes optimisés où une partie de la chaleur issue des opérations est récupérée. Soit pour être utilisée dans les premières phases des opérations, soit pour d'autres usages.

Oui mais seulement à l'étape de compression...

A l'autre bout de la chaine, coté consommateur, qu'y a t il ?
Si on compresse l'H2 à 700 kg/cm2, ça fait (en théorie) une belle énergie potentielle !

A supposer que la voiture à air comprimé fonctionne comme prévu, elle est basée sur un réservoir à 300 kg/cm2 et son concepteur revendiquait 100km d'autonomie.
Toujours à condition de croire la pub, il y aurait le beurre et l'argent du beurre à obtenir.
Plus de 200km d'autonomie théorique sur le gaz comprimé et en prime l'autonomie sur la combustion du gaz.

Trop beau pour être vrai...

Salut

Lgda a écrit:

A l'autre bout de la chaine, coté consommateur, qu'y a t il ?
Si on compresse l'H2 à 700 kg/cm2, ça fait (en théorie) une belle énergie potentielle !

Un peu comme en vélo, une assistance électrique de la force musculaire
Je trouve que c'est une excellente idée, idée à laquelle je n'avais jamais pensé.
Ceci dit, je pense qu'elle serait très difficile de mettre en œuvre, mais pas impossible, reste à savoir, si c'est compatible avec la sorte d'éponge, car comme je l'ai dis, un des principaux obstacle à l'hydrogène, c'est la sécurité.


A propos de fourniture d'énergie électrique, il existe une nouvelle génération d'éolienne, le principe est connu depuis longtemps.

Skybrator a écrit:

Plus discrète qu’une éolienne classique, “Skybrator” pourrait s’insérer dans des zones résidentielles par exemple ou chez des particuliers. Surtout, elle semble moins dangereuse pour les oiseaux migrateurs ou les chauve-souris. L’absence de pale rendrait aussi son entretien plus simple et donc plus économique.

Le projet est développé depuis 2015, mais il vient d’être soutenu par la compagnie énergétique nationale norvégienne. La production devrait donc commencer cette année. La start-up espagnole construira des petits modèles d’un mètre, et espère en développer de plus hauts, pouvant générer plus d’énergie

Ceci dit, l'énergie produite dépend certainement de la surface exposée au vent, plus il y a de surface exposée, plus le potentiel énergétique est grand, or ces poteaux, sont plus petit que des pales, alors je ne sais pas si elles auront une efficacité suffisante pour être exploitable.

Un petit aparté, une question que je me pose. Le vent lorsqu'il souffle dans les arbres, produit certainement une énergie qui se transmet dans les racines, cette chaleur doit en principe réchauffer la terre non ?

Lien ICI


A propos d'énergie, mais nucléaire cette fois, les centrales françaises à l’arrêt pour entretien, quand pourront-elle être opérationnelles ? . Je me demande par ailleurs si les allemands ne se mordent pas les doigts d'être sorti du nucléaire ? La Tchéquie   je crois, prévoit d'en construire au moins une ainsi que la Grande Bretagne, quant à la Belgique le temps que l'on se décide la guerre en Ukraine sera sans doute terminée

Le Vieux.

Salut

Une autre façon de transporter de l'hydrogène. Malheureusement, l'article qui suit nous dit pas, pas plus que le précédent, quel est la quantité d'hydrogène par unité de volume transporté. Ce que j'ignore aussi, c'est la quantité de nitrure de bore mondialement disponible, wikipedia ne le mentionne pas, du moins je ne l'ai pas vu, car si ses ressources sont limitéeS au vu de la quantité qui pourrait être demandée, cela restera du domaine restreint, de même il n'est pas non plus mentionné dans l'article, la possibilité de sa réutilisation

. Quoi qu'il en soit, je doute fort que ce système puisse être utilisé dans le cas de petite unités tel que la voiture de mr et mme tout le monde, voir même les gros transports ce serait juste pour amener l'hydrogène d'un point A à un point B. Si je comprend bien, on aura des stocks d'hydrogène dans des endroit fixes et qui pourrait être fourni sous forme de gaz pour des réservoirs sous pression cette fois.

Clubic a écrit:

Les chercheurs de l’université de Deakin en Australie ont fait une découverte qui pourrait bel et bien révolutionner l’industrie énergétique. Le sujet de cette expérimentation : la combinaison étonnante entre l’hydrogène et la poudre de nitrure de bore.

Cette avancée scientifique permettrait ainsi de stocker de l’hydrogène sous forme de poudre, un état plus stable qui facilite ainsi son transport. Une innovation qui arrive à point nommé pour l’État australien, qui connaît une pénurie de gaz historique.

Line Clubic ICI

Wait and see, beaucoup d'espoir pour peu de réalisation.

Le Vieux

Salut

Nardu a écrit:

L'un des problèmes de l'hydrogène est sa légèreté. A pression normale, 1 mole d'hydrogène qui pèse 1g occupe un volume de 22,4 litres. Il se trouve que sans que je choisisse les termes de mon exemple, 1 kg d'hydrogène est a peu près l'équivalent de 13,9 kWh. Donc, il faudrait théoriquement 1 kg d'hydrogène pour faire mes fameux 100 km... Sauf qu'un kg d'hydrogène, c'est 11 m3 a pression normale et température normale. On a donc tendance à le comprimer à 700 bars, ou il n'occupe plus qu'un volume de 27 litres. On pourrait le rendre liquide et il ne fait plus que 14 litres. Sauf qu'il faut le refroidir à - 252°C... Le comprimer consomme de l'énergie. En fait, le rendement pur de l'électrolyse est compris entre 70 et 90% selon les sources. Mais là, on fait le bilan global et il faut tenir compte de l'énergie utiliser pour le rendre "exploitable".

Il est un fait que si après son transport sécurisé depuis des contrées lointaines , il faut encore comprimer, l'hydrogène pour être utilisé dans des unités mobiles (camion, voiture, moto .. la perte restera du même ordre que celui explique Nardu, les véhicules à hydrogène, ne seront jamais utilisé que de manière très limitées, même pour les camions je ne vois pas d'avenir. Dans mon esprit, et comme les articles que j'ai posté, ne mentionnent malheureusement pas, je pensais qu'il ne serait pas nécessaire de récupérer l'hydrogène pour le comprimer et le mettre dans des réservoirs, mais bien de le récupérer directement de son support sans passer par une phase de compression. J'attendrai donc d'avoir plus de renseignements sur ces vecteurs à hydrogène.

Le Vieux.

Il y a bcp d'idées pour produire de l'énergie renouvelable, mais il faut en produire bcp!! Je crains que le Skybrator produise juste assez pour s'éclairer avec des LED.

Sinon tes articles montrent bien que la solution consiste à investir dans la recherche et le développement, ce qu'on aurait dû faire depuis 50 ans et ce que je répète inlassablement depuis presqu'aussi longtemps
Quelles alternatives avons-nous? Toutes les solutions actuelles sont insuffisantes! Il ne reste qu'une solution, pas 2: en trouver de nouvelles plus performantes!

Question d'un néophyte en chimie: Et l'ammoniac (NH3) ?

Quelles sont les difficultés à la fabrication et l'usage d'ammoniac en tant que carburant, et son rendement ?
Parce que idéalement, on peut retirer l'hydrogène de l'eau et l'azote de l'air, et la combustion ne donnerait que de l'eau et de l'azote, non (quoique, NO2...) ?

EDF a fait des essais pour une turbine à ammoniac sur une boucle d'essai qui aurait permit d'améliorer le rendement des centrales nucléaires de 7%. Pour donner un ordre d'idée, cela faisait passer le rendement d'un réacteur de Fessenheim de 33% de 2640 MWh thermiques (soit 880 MWh électriques) à 40%, soit 1056 MWh électriques. Donc 176 MWh électriques de plus, ce qui n'est pas rien. Projet abandonné au vu des risques sanitaires. En fait, très nombreuses fuites et risque mortel pour les agents surveillant l'installation. L’ammoniac ce n'est pas un produit anodin.

Voilà, pas mieux. Corrosif et pas totalement anodin et puis NH3 est un gaz.

Le rayon de sécurité en cas de fuite d'ammoniac est de 50m. Donc, on doit évacuer tout le monde dans le périmètre concerné...

Salut

J'ai été étonné d'apprendre que la France en collaboration avec l'Espagne, vont construire un gazoduc, mais il ne s'agit pas cette fois de gaz naturel ou liquéfié, mais d'hydrogène, encore que tous les gaz pourront y passer, le temps de la transition.
L'Espagne dispose de grande surface déserte et très ensoleillée, donc on pourrait produire de l'hydrogène vert, cde n'est sans doute pas cela qui va sauver la planète, mais cela fera partie de la solution. Reste à savoir à quoi sera destiné principalement cet hydrogène ? centrale électrique ou pour la mobilitié, ou les deux ?

Les Echos a écrit:

'objectif de BarMar, à long terme, est également différent de celui de MidCat puisqu'il servira à transporter de l'hydrogène vert. Fin octobre, l'Elysée laissait toutefois entendre que d'autres gaz renouvelables, « ainsi qu'une proportion limitée de gaz naturel comme source d'énergie temporaire et transitoire », pourraient y circuler. Une limite de 15 % était évoquée. Quant à la mise en service de ce gazoduc, elle devrait intervenir en 2030 au plus tôt.

Lien ICI

Le meilleur usage de cet hydrogène "vert" serait en remplacement dans des processus industriels de l'hydrogène "brun" produit à partir de pétrole ou de charbon. Mais, il faudrait taxer le CO2 émis lors de la production de l'hydrogène brun pour rendre l'hydrogène vert intéressant...

CDE a écrit:

L’hydrogène est actuellement un gaz industriel important : 75 millions de tonnes sont fournies annuellement à l’industrie chimique, près de 45% pour le raffinage pétrolier (désulfuration), presque autant pour la production d’ammoniac et d'engrais azotés, environ 10% pour les industries alimentaires, électroniques et métallurgiques et enfin près de 1% pour la propulsion spatiale des fusées par combustion d’hydrogène et d’oxygène liquides.

La France produit près d’un million de tonnes d’H2 par an, soit 1,5% de la production mondiale (contre de l'ordre de 10 Mt par an pour les États-Unis(1) ou la Chine).

CDE : Production de l'hydrogène.

Car, en ce qui concerne l'hydrogène "énergie", il vaut mieux transférer directement les électrons de la Péninsule Ibérique vers la France que d'en perdre les 3/4 en voulant les transformer en hydrogène ...

Il n'y a pas de perte quand on transporte de l'électricité sur des milliers de km?

Steph a écrit:

Il n'y a pas de perte quand on transporte de l'électricité sur des milliers de km?

On estime les pertes sur le réseau français à environ 7%. Il y a des problèmes sur les lignes dites "en antenne", c'est à dire quand une ligne alimente un utilisateur situé à plusieurs centaines de kilomètres. Mais, il suffit de mailler le réseau pour que tout se stabilise. Mailler voulant dire qu'on va relier cette ligne unique à d'autres réseaux. S'il n'y a pas le choix et qu'il faut vraiment une ligne en antenne, il faut mettre des transformateurs intermédiaires, voire des capas de forte puissance pour délivrer une électricité de qualité.