Hydrogène alternatifs

Vecteur d’énergie incontournable pour la transition énergétique, l’hydrogène est fréquemment stocké et transporté en phase gazeuse.

Les applications maritimes nécessitent cependant de grandes quantités d’énergie et par conséquent, de grandes quantités d’hydrogène. Pour certains usages marins, une solution alternative à l’hydrogène gazeux sera indispensable, comme l’hydrogène en phase liquide ou des vecteurs liquides tels que l’ammoniaque ou le méthanol.

L’utilisation de ces vecteurs alternatifs de stockage nécessite une étape supplémentaire de libération de l’hydrogène stocké ou de reformage. Conscient des enjeux pour l’avenir de la filière hydrogène, HELION a engagé depuis plus de 10 ans un travail de compatibilité avec les vecteurs de type LHC (Liquid Hydrogen Carrier), pour pouvoir répondre aux contraintes de stockage de ses clients.

Tour d’horizon de ces alternatives à l’hydrogène gazeux :

• Hydrogène liquide : Avec 5 fois plus d’hydrogène pour un même volume de gaz à 200 bars, cette solution est utilisée depuis les premières étapes des programmes spatiaux. Elle assure une pureté de l’hydrogène compatible avec l’utilisation de piles de type PEM. Les technologies sont matures, présentes sur le marché mais nécessitent un investissement important. Le phénomène de boil-off limite l’usage de l’hydrogène liquide à quelques jours de stockage.

• GNL : Disponible pour un ravitaillement dans différentes infrastructures portuaires, c’est le choix technique qu’ont pris différents armateurs pour leurs récentes constructions. Le CMA-CGM Jacques Saadé, plus grand porte-conteneurs fonctionnant au GNL à sa livraison, est un exemple de ces nouveaux bateaux à l’empreinte environnementale réduite. L’alimentation de piles à combustible est possible à partir de ce GNL, avec l’utilisation d’un reformeur, transformant le gaz naturel suivant la réaction :

  CH₄ + H₂O ↔ CO₂ + H₂

  HELION a réalisé un travail pionnier sur ce sujet, en délivrant un système associant reformeur et piles à combustible dans le cadre du projet COREPAC. Cette première expérimentation, en France, a permis de démontrer la faisabilité du fonctionnement des deux systèmes combinés.

  Le gaz naturel reste cependant émetteur de CO₂. L’utilisation de biogaz ou de e-méthane est nécessaire pour que le cycle soit véritablement décarboné.

• Méthanol : Ce vecteur concentre beaucoup d’attention de la part des acteurs du maritime et des applications stationnaires. Stable à température et à pression ambiante, il est donc plus facile à stocker que d’autres vecteurs. Il nécessite une étape de reformage :

  CH₃OH + H₂O ↔ CO₂ + 3H₂

HELION a engagé un travail pour qualifier les produits disponibles sur le marché, et vérifier la parfaite compatibilité de l’hydrogène produit avec ses piles à combustible. Le méthanol peut être obtenu à partir d’hydrogène vert, combiné à une source de CO₂.

• Ammoniaque : Présent dans l’industrie aujourd’hui, il sert notamment à la production d’engrais. Il est aussi vu comme un potentiel vecteur de transport de l’hydrogène. Il est toxique et doit donc être manipulé avec précaution, mais sa chaine d’approvisionnement existe. Son grand avantage est de pouvoir s’intercaler dans une chaine entièrement décarbonée. Il peut, en effet, être produit à partir d’azote atmosphérique et d’hydrogène renouvelable (par le procédé Haber-Bosch).

• Autres vecteurs : Plusieurs autres vecteurs sont envisagés pour le transport de l’hydrogène. Molécules chimiques organiques ou non, contenant de l’hydrogène, ils nécessitent, eux aussi, une étape de réaction pour produire un hydrogène compatible avec le fonctionnement d’une pile à combustible de type PEM. Ces vecteurs présentent de nombreux avantages et HELION a entamé un travail pour tester le fonctionnement des piles à combustible avec le vecteur Hydrosil. Le projet QUALIFHY permettra ainsi de tester le fonctionnement d’une pile HELION avec le générateur d’hydrogène de la société HSL Technologies (https://www.hysilabs.com/), qui permet de libérer de l’hydrogène à partir du produit Hydrosil. Stockage stable et non toxique à température ambiante, il ne nécessite pas d’apport d’énergie pour libérer l’hydrogène, et permet, lui aussi, d’envisager une chaine de transport décarbonée de l’énergie.