[Hydrogène] Hydrogène et piles à combustible

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Peut être bien que l'ère de l'hydrogène sera dépassée par une nouvelle techno, le Sun to Liquid!
http://www.oleocene.org/phpBB3/viewtopi ... 2#p2285502

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Ou par l'hydrogène naturel!

L’hydrogène naturel désigne l’hydrogène, existant sur terre à l’état naturel, sous la forme de la molécule de dihydrogène (H2). Depuis les années 1970, des émanations d'hydrogène naturel ont d’abord été trouvées dans les océans , notamment par l'Ifremer. Bien sûr un hydrogène de cette sorte, récupérable en grande quantité, serait une ressource de grand intérêt. Il permettrait de passer outre les deux procédés industriels de production d’hydrogène utilisés aujourd’hui, le vaporeformage et l’électrolyse de l’eau. Mais avec des flux modestes et situées à plus de 4 000 mètres de profondeur, ces sources océaniques sont parfaitement inutiles de point de vue industriel. Et malgré ces découvertes dans les océans, qui prouvent que l'hydrogène circule librement dans le sous-sol, les scientifiques n'ont pas imaginés que de telles émanations pouvaient aussi avoir lieu sur les continents. « C’est même un crédo scientifique, cela fait partie des choses admises à l’école, explique Alain Prinzhofer, docteur d’État en géologie-géochimie, et chercheur à l’Institut français du pétrole et des énergies nouvelles (IFPEN) pendant 20 ans. Le gaz hydrogène ne peut pas se former dans le sous-sol ». Avec Eric Deville, les deux chercheurs, quoique sceptiques, travaillent pourtant à l’IFPEN sur ce sujet controversé : la Terre pourrait-elle être une source importante d’hydrogène ?

40 000 m3 de dihydrogène s'échappent du site chaque jour

« Lorsqu’en 2010, des chercheurs russes sont venu nous affirmer qu’il y avait de l’hydrogène naturel qui sortait du sol en Russie, avec un flux conséquent, raconte Alain Prinzhofer. Nous étions d’abord suspicieux, mais ils nous ont alors invités à venir voir par nous-mêmes. Les faits étaient irréfutables. Nous pouvions calculer qu’il sortait sur ce site quelques 40 000 m3 par jour de dihydrogène ! » La découverte fait basculer l’avis des deux chercheurs, au point qu’ils cosigneront en 2015 un ouvrage dédié à cette découverte L’hydrogène naturel, la prochaine révolution énergétique ? Depuis 2010, les acteurs industriels et académiques commencent timidement à s’emparer de la question. En 2013, l'IFPEN sort un communiqué de presse provoquant un mini déferlement médiatique dans le monde scientifique. Pour promouvoir sa découverte, Alain Prinzhofer, a quant à lui intégré comme directeur scientifique la jeune entreprise brésilienne de consulting GEO4U, qui fait du service et de la recherche pour l’exploration de l’hydrogène naturel.


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Des gisements d’hydrogène présents partout dans le monde.

« Il ne faut pas pour autant croire que l’on puisse sentir cet hydrogène sortant du sol, précise le chercheur, ou qu’il ait des conséquences sur une flamme allumée à proximité. Ces flux sont extrêmement diffus et nécessitent des instruments pour être détectés. Ils ne sont pas non plus récupérables tels quels industriellement ». En revanche, ces "fuites" d’hydrogène seraient détectables dans toutes les régions du monde. Y compris en France, en Normandie par exemple, précise Alain Prinzhofer. Les lieux où l’on assiste à ces émanations d'hydrogène se présentent notamment sous la forme de légères dépressions circulaires ou elliptiques de 1 kilomètre de diamètre. « Des sortes de cratères atténués, difficilement visibles, sur l’ensemble desquels l'hydrogène s’échappe. Mais en France, détaille Alain Prinzhofer, la surface est tellement remodelée par l’homme qu’on ne peut pas voir ces cratères. »

https://www.industrie-techno.com/articl ... rgie.42054

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Après la Thaïlande, au tour de l'Allemagne de proposer une maison passive 100% autonome en énergie grace au solaire PV, à l'hydrogène et une PaC

La combinaison du système solaire, du stockage de la batterie, de l’électrolyseur et de la pile à combustible installée dans la maison de la famille Hörmann garantit une alimentation en énergie sans CO2 en convertissant et en stockant l’énergie solaire générée au cours de la journée en hydrogène, selon le principe “Power-to-Gas”. La nuit et l’hiver, l’hydrogène est reconverti en électricité domestique. Associé au système de stockage de la batterie, il assure non seulement l’alimentation électrique de la maison, mais peut également répondre aux besoins en chauffage et à la charge de la voiture électrique de la famille. Avec un tel système, le soleil est la seule source d’énergie nécessaire pour fournir de l’électricité, la mobilité et la chaleur toute l’année. Cette maison passive high tech démontre de manière impressionnante comment une énergie sans CO2, totalement indépendante du réseau ou de sources d’énergie externes supplémentaires, peut déjà alimenter à 100% un logement. C’est pour cette raison que ce projet a reçu le Prix fédéral pour réalisations exceptionnelles et innovantes décerné par le Ministère fédéral de l’économie et de la technologie.

L’énergie solaire représenterait 69% de l’approvisionnement mondial en électricité en 2050

https://tecsol.blogs.com/mon_weblog/201 ... onnel.html

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https://www.usinenouvelle.com/article/l ... er.N861245

Les plans nationaux se multiplient depuis deux ans

France
• Le plan de juin 2018, doté de 100 millions d’euros, vise 10 % d’hydrogène vert pour l’industrie d’ici à 2023 et entre 20 à 40 % d’ici 2028. Il prévoit 20 000 à 50 000 véhicules utilitaires légers, 800 à 2 000 véhicules lourds et de 400 à 1 000 stations à l’horizon 2028.

Allemagne
• Un programme de R & D de 1,4 milliard d’euros sur dix ans a été adopté. Celui-ci devrait déclencher 2 milliards d’euros d’investissements privés.

Royaume-uni
• Souhaitant incorporer jusqu’à 20 % d’hydrogène dans son réseau de gaz, le pays s’est doté de deux fonds de 20 millions de livres pour développer l’hydrogène bas carbone et le stockage.

Belgique
• La plat pays se limite à un plan d’étude du power-to-gas de 50 millions d’euros.

Japon
• Ce précurseur vise 300 000 tonnes d’hydrogène vert produit annuellement d’ici à 2030, en passant de 100 stations aujourd’hui à 900 et de 25 000 véhicules en circulation à 800 000.

Chine
• Avec une enveloppe initiale de 10,7 milliards d’euros, la feuille de route mobilité vise 2 500 à 5 000 véhicules à hydrogène dans le pays en 2020, 50 000 en 2025 et 1 million à l’horizon 2030.

Australie
• Le cinquième continent va investir 61 millions d’euros dans la R &D et des démonstrateurs.

Californie
• Berceau de la voiture à hydrogène, le Golden State vise 1 million de véhicules et 1 000 stations en 2030.

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Total, nouveau meilleur ami de l’hydrogène

AURÉLIE BARBAUX E Usine Nouvelle 09/12/2019

L’hydrogène s’est invité dans les débats du colloque de l’Union française de l'électricité (UFE), le 3 décembre. Et à la surprise de beaucoup, c’est le PDG de Total, Patrick Pouyanné qui s’est révélé le plus enthousiaste.

Le sujet hydrogène a fait du chemin chez Total. Interrogé sur le sujet en mai 2019 par L’Usine Nouvelle, Patrick Pouyanné, le PDG du groupe, indiquait bien être membre du Conseil mondial de l’hydrogène. Il parlait déjà d’un "accord de partenariat avec Engie pour mener des opérations conjointes, comme investir dans des stations ou dans la production d’hydrogène renouvelable à grande échelle à la raffinerie de La Mède, (Bouches-du-Rhône)". Il précisait par ailleurs que via le fonds de capital-risque de Total - consacré à la

neutralité carbone depuis fin octobre – "nous prenons aussi des tickets pour suivre ce qui se fait sur le sujet en termes d’innovations". Mais, observant "qu’il faut regarder la réalité en face : les constructeurs automobiles font le choix du véhicule électrique, pas du véhicule à hydrogène", Patrick Pouyanné était très loin de faire un pari à l’échelle industrielle sur l’hydrogène.

Un sujet européen

Au colloque de l’Union française de l’électricité (UFE), le 3 décembre à Paris, le discours du PDG de Total avait évolué. Il s’est même montré le plus optimiste des intervenants abordant le sujet. Le président de France Industrie, Philippe Varin, a surtout expliqué que "l’hydrogène est un sujet très compliqué comparé aux batteries". Car il faut "tout un écosystème hydrogène", et pousser tout à la fois "la production d’hydrogène par électrolyse, le transport, le stockage", et développer "des cas d’usages dans la mobilité et la décarbonation de procédé industriel". Or, selon lui, "la France est incapable toute seule de faire tout. Il faut des partenariats au niveau européen".

Bonne nouvelle, "même si c’est encore théorique, l’Europe est en train - pour la première fois depuis longtemps - de parler de politique industrielle verticale. […] Et dans les neuf retenues, il y a bien sûr les batteries, mais il y a aussi l’hydrogène".

La RATP teste

La PDG de la RATP, Catherine Guillouard, a de son côté pointé le coût prohibitif des premiers bus à pile à combustible et les problèmes de sécurité de dépôts qui seraient alimentés en hydrogène. Ils ne pourraient être qu’à l’extérieur du tissu urbain dense. Rappelant elle aussi que la filière pour produire de l’hydrogène vert (décarboné) "n’est pas du tout en place" et qu’on "est loin d’une intégration industrielle".

Dix ans de retard sur les batteries pour EDF

Même discours chez le PDG d’EDF. Alors que le groupe a investi dans le fabricant français d’électrolyseur McPhy, Jean-Bernard Levy a tenu à observer que "dans la courbe d’apprentissage, on en est aujourd’hui sur l’hydrogène là où on était sur les batteries il y a peut-être dix ans. On n’est pas du tout sur la même maturité industrielle que pour le stockage par batterie. On est dans une logique de démonstration technologique pour comprendre les problèmes qui sont multiples. Cela ne se fera pas en claquant des doigts".

Total regarde côté poids lourds

Après avoir expliqué que les "Allemands sont en train de passer à une économie de l’hydrogène", et même si "en regardant la réalité du plan, les 40 projets sont tout petits", Patrick Pouyanné s’est lui déclaré très confiant sur l’avenir de cette filière. Certes, cela ne sera pas pour la mobilité individuelle, pour des questions d’infrastructures notamment. "On va déjà se payer l’infrastructure des bornes de recharge, on ne va pas se payer une double infrastructure (pour l’hydrogène). Par contre, quand on réfléchit sur les poids lourds, la filière hydrogène mérite d’être regardée de plus près". Total a même commencé à investir. "On est actionnaire de la plus grosse société de mobilité gaz-hydrogène aux États-Unis", rappelle Patrick Pouyanné.

A l'horizon 2030

Le dirigeant dit aussi regarder "ce que cela voudrait dire de passer un jour à l’hydrogène" son réseau transeuropéen de 400 bornes de charge de gaz pour véhicules lourds de la Biélorussie au Portugal. Et pas en 2050. "L’horizon est 2030, on regarde sérieusement le sujet", prévient le PDG de Total. Il croit aussi au potentiel de l’hydrogène pour tous les transports lourds, trains ou flottes de bus où il est possible de centraliser le stockage et la production. "S’il faut aller disperser la production d’hydrogène aux quatre coins de la France, cela ne marche pas", observe Patrick Pouyanné.

ET pour décarboner le gaz naturel

L’autre grande application de l’hydrogène vert, produite à partir d’électricité renouvelable, qui intéresse Total est son potentiel à décarboner le gaz naturel, sur lequel la major compte beaucoup comme énergie de transition pour remplacer le pétrole. Et "on étudie sérieusement un dossier pour produire de l’hydrogène pour alimenter la bioraffinerie de La Mède sur la base d’énergie renouvelable, explique Patrick Pouyanné en aparté du colloque. On essaye de développer avec Engie une filière complète avec un investissement industriel. Ce n’est pas simple mais on y travaille sérieusement."

Du "potentiel"

Certes les problèmes à régler restent nombreux. "Ce qui est difficile à assurer aujourd’hui dans cette filière c’est la continuité des énergies d’origine renouvelables, rappelle le PDG de Total. C’est ce qu’on regarde à la Mède avec une ferme solaire, un système de batterie et un système à hydrogène, avec une électrolyse qui est relativement flexible, qui puisse absorber une production d’électricité qui varie dans la journée. C’est là qu’il y a un enjeu industriel." Et de conclure : "Ce n’est pas encore mature, mais Il y a un potentiel". Philippe Boucly, le président de l’Afhypac, qui rassemble les acteurs français de l’hydrogène et tiendra son assemblée générale le 12 décembre prochain, n’aurait pas si bien dit.

https://www.usinenouvelle.com/article/t ... ne.N911209

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Hydrogène de France produira d'ici à 2022 des piles à combustible de 1 MW basées sur la techno de Ballard

XAVIER BOIVINET le 10/12/2019


Les piles à hydrogène que souhaite produire Hydrogène de France seront contenues dans des conteneurs de 40 pieds.
© Hydrogène de France

Hydrogène de France a annoncé le 10 décembre s'être associé au canadien Ballard pour fabriquer en série des piles à hydrogène de 1 mégawatt dans une future usine à Bordeaux. Une première mondiale pour ce niveau de puissance. La technologie retenue - et fournie par le canadien - est celle qui équipe les bus à hydrogène aujourd'hui. Elle sera adaptée afin de satisfaire les besoins du stockage stationnaire de l'énergie.

Hydrogène de France (HDF) a annoncé mardi 10 décembre la signature d’un partenariat avec Ballard pour produire en série des piles à combustible de 1 mégawatt (MW) destinées au stockage stationnaire de l’énergie. « Cela sera une première mondiale, affirme Damien Havard, président et fondateur de HDF. Aujourd’hui, aucun acteur ne fournit des piles à combustible à ce niveau de puissance en série sur le marché. » Spécialiste des piles de plus faible puissance, notamment pour la mobilité lourde - bus, camions, trains -, le canadien Ballard fournira la technologie de « stacks » - le cœur de la pile. HDF les intégrera.

L’assemblage de la première pile est espéré début 2022, après les phases de recherche du site, l’obtention des autorisations et les travaux pour construire l’usine à Bordeaux. Le site de 8 000 mètres carrés (m2) - 4 000 m2 en intérieur et 4 000 m2 en extérieur - sera capable de fabriquer une unité de 1 MW en deux mois. Avec huit lignes d’assemblage, l’ambition est de produire 50 MW/an d’ici 2025.

Une technologie venue des bus

La technologie retenue pour la pile à combustible est celle dite « à membrane échangeuse de protons » (PEM). Il s’agit de celle généralement utilisée dans les applications liées à la mobilité. Plus précisément, les cellules qui seront au cœur des piles HDF sont celles que Ballard a développées pour les bus à hydrogène. « Nous ne faisons pas de recherche et développement dans ce projet, précise M. Havard. Nous avons opté pour une technologie éprouvée dont la durée de vie est suffisante pour nos projets que l’on installe pour une vingtaine d’années. »

Alors que les piles à combustible qui équipent les voitures à hydrogène ont des durées de vie autour de 4 000 à 5 000 heures, Ballard affirme que les stacks qui seront utilisés par HDF sont garantis pour des durées de vie supérieures à 30 000 heures. Démonstration sur des bus à hydrogène londoniens à l'appui. « La différence vient des matériaux utilisés, pointe Nicolas Pocard, directeur marketing chez Ballard. Nous avons opté pour des plaques en graphite pour séparer les membranes. Elles se dégradent moins que celles en métal généralement utilisées par les constructeurs automobiles. Nous utilisons également plus de platine et avons travaillé sur la nature de la membrane elle-même. »

Des projets ENR à l'industrie

Avec cette annonce, HDF devient un industriel et crée la marque « HDF Industry » pour produire ses piles à combustibles. L’entreprise bordelaise était jusque-là plus connue pour le développement de projets de production d’énergies renouvelables (ENR). Elle a notamment inauguré le 5 décembre dernier le projet ClearGen en Martinique qui valorise de l’hydrogène produit par une raffinerie en électricité grâce à une pile à combustible de 1 MW (2 x 500 kilowatts). HDF développe également le projet de Centrale électrique de l’ouest Guyanais (CEOG) : 60 MW de panneaux photovoltaïques, 30 mégawattheures (MWh) de stockage par batteries lithium-ion et une chaîne de production et d’utilisation d’hydrogène vert avec un stockage de 6 tonnes et trois piles à combustible de 1 MW. Le début du chantier est prévu en 2020 et la production en 2022.

Si les piles à combustible de 1 MW produites à Bordeaux sont plutôt destinées au marché du stockage stationnaire, HDF ne s’interdit pas, à terme, d’aller regarder du côté de l’hydrogène pour le maritime. Que ce soit pour alimenter les navires à quai ou pendant la navigation. « Ces applications auront des besoins bien au-delà du MW », relève M. Pocard. Des chiffres à comparer avec l’offre qui existe aujourd’hui pour équiper les trains régionaux ou les ferrys à hydrogène. Les premiers ont des piles à combustible dont la puissance est de l’ordre de 400 kW, tandis que les seconds atteignent 600 kW à 800 kW. « Avec les piles à forte puissance, à partir de 1 MW et au-delà, c’est un nouveau marché qui s’ouvre », conclut M. Havard.

https://www.industrie-techno.com/articl ... 2022.58444

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Dédié au développement de l'hydrogène-énergie en Auvergne-Rhône-Alpes, le projet Zero Emission Valley a décroché un financement de 14,4 millions d'euros auprès de l'Ademe, annoncé le 17 janvier. De quoi se doter d'électrolyseurs pour produire de l’hydrogène, de stations pour le distribuer et de 200 véhicules pour l'utiliser.

XAVIER BOIVINET Publié le 21/01/2020

L'hydrogène-énergie accélère en Auvergne-Rhône-Alpes. Le projet régional Zero Emission Valley s'est vu accorder 14,4 millions d'euros par l'Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (Ademe). Annoncée le 17 janvier 2020, l’aide s'inscrit dans le cadre du plan national hydrogène lancé le 1er juin 2018 par le ministre de la Transition écologique et solidaire d’alors, Nicolas Hulot.

Pour deux-tiers, l’argent aidera à financer l'achat et l'installation d'électrolyseurs pour produire de l’hydrogène à partir d'électricité et d'eau, ainsi que des stations de distribution d'hydrogène. Le tiers restant financera l’acquisition de 200 véhicules à hydrogène supplémentaires.

Dans un communiqué, les acteurs du projet précisent que 2 bus à hydrogène seront expérimentés dans le Grand Chambéry, 50 véhicules légers - par exemple pour des taxis -, et 148 fourgons de plus de 2,5 tonnes. L’aide de l’Ademe pour un véhicule de type Renault Master à hydrogène - dont la sortie sur le marché est prévue en 2020 - pourrait aller jusqu’à 25 200 euros, et 21 000 euros pour les modèles Toyota Miraï ou Hyundai Nexo.

Quatorze sites de production d'hydrogène
Lancé en 2017 par la région Auvergne-Rhône-Alpes, le projet Zero Emission Valley a pour but d’ « accélérer le déploiement de l’hydrogène et développer la mobilité zéro émission de demain », précise le communiqué. Dans son ensemble, il vise à déployer 20 stations de distribution d’hydrogène dans la région, dont 14 assureront la production, et plus de 1 000 véhicules à hydrogène. Le communiqué indique que « la première pierre de la première station [de recharge] » a été posée en juin 2019 à Chambéry, et qu'une « station temporaire » a été inaugurée en septembre 2019 à Clermont-Ferrand.

Zero Emission Valley s’appuie notamment sur les enseignements du démonstrateur Hyway de Grenoble et Lyon. Dans ce cadre, Engie Cofely avait inauguré le 25 juin 2018, sur le site du CEA à Grenoble, une centrale de production d’hydrogène par électrolyse. Celle-ci alimente une flotte de véhicules électriques Kangoo ZE et fournit au CEA l’hydrogène dont il a besoin, notamment pour ses procédés de fabrication de wafers en silicium.

https://www.industrie-techno.com/articl ... erer.58739

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La demande mondiale d'hydrogène depuis 45 ans :
Près de 90 % de l'hydrogène est utilisé pour le raffinage et la production d'ammoniac (presque à part égale).

Current global demand for hydrogen is more than 70 million tons per year.

The supply of hydrogen to industrial users is now an important business worldwide. The demand for hydrogen, which has multiplied by more than three since 1975, continues to increase, supplied almost entirely by fossil fuels, with 6% of global natural gas and 2% of global coal destined for the production of hydrogen.



Almost all of the current hydrogen is produced from hydrocarbons such as natural gas and coal. As a consequence, hydrogen production is responsible for the emission of around 830 million tons of carbon dioxide per year, equivalent to the combined CO2 emissions of the United Kingdom and France.

Extrait de https://www.evwind.es/2020/01/21/hydrog ... ture/73170

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Evolution du prix des piles à combustibles depuis 2006



Seule une industrialisation de masse et le développement des filières de production d'H2 semble à même de booster la filière
... qu'il conviendrait de comparer avec la filière batterie

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Le Nitrure de Zirconium donne de belles performances en remplacement du Platine catalyseur dans les piles à combustibles :

Zirconium Nitride Outshines Platinum In Fuel Cell Performance

By Brian Westenhaus - Oct 05, 2023,

Zirconium nitride (ZrN) demonstrated superior performance to platinum in oxygen reduction reaction (ORR) in alkaline media.

Surface analysis showed that ZrN's thin layer of HO aids in the ORR, allowing for efficient molecule adherence.

Despite not being earth-abundant, ZrN is more cost-effective than platinum, which isn't economically feasible for widespread fuel cell use.

lire https://oilprice.com/Energy/Energy-Gene ... mance.html