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SINTEF – Un nouveau projet rend le processus de production d’hydrogène plus rentable et plus durable en réduisant l’utilisation de matières premières critiques.

Un nouveau projet rend le processus de production d’hydrogène plus rentable et plus durable en réduisant l’utilisation de matières premières critiques.

L’hydrogène vert est une alternative prometteuse aux combustibles fossiles, permettant la décarbonation de secteurs industriels cruciaux. Il peut être converti en électricité pour être utilisé dans le secteur des transports, comme matière première pour la production de métaux ou peut être brûlé pour produire de la chaleur destinée à la fabrication du ciment.

Cependant, l’un des défis liés à la production d’hydrogène vert réside dans le fait que les matériaux nécessaires au processus sont coûteux et difficiles à trouver. Beaucoup d’entre elles ont été désignées comme matières premières critiques (MRC) ou ont des impacts environnementaux négatifs. De plus, les investissements importants et les coûts d’électricité entraînent des coûts de production prohibitifs.

Un nouveau projet financé par le Clean Energy Transition Partnership cherchera à résoudre ce problème en développant et en démontrant une nouvelle technologie pour une production efficace d’hydrogène vert.

– Les innovations contribueront directement à l’utilisation accrue des technologies de l’hydrogène vert, aideront l’Europe à atteindre ses objectifs de réduction des émissions et amélioreront l’expertise européenne en matière d’hydrogène vert, affirme Patrick Fortin, chercheur au SINTEF.

L'hydrogène vert est produit à l'aide d'une technique appelée électrolyse de l'eau. Dans ce processus, l’électricité renouvelable est utilisée pour diviser les molécules d’eau en hydrogène et oxygène gazeux. Il existe deux principaux types d’électrolyse : alcaline et PEM (Proton Exchange Membrane).

La technologie alcaline est utilisée en Norvège depuis près de 100 ans (Source : nelhydrogen.com), tandis que la société dérivée de SINTEF, Hystar, est un exemple d'entreprise norvégienne prête à produire des électrolyseurs PEM.

Actuellement, « l’électrolyse de l’eau par membrane échangeuse de protons (PEMWE) » est la voie la plus prometteuse vers la production d’hydrogène vert. Par rapport à l'électrolyse alcaline traditionnelle, les électrolyseurs PEM ont des performances plus élevées et peuvent répondre à des changements rapides d'alimentation électrique, ce qui les rend idéaux pour le couplage avec des sources d'énergie renouvelables.

Cependant, le principal inconvénient du PEMWE est qu'il a besoin de matériaux rares et coûteux pour surmonter les environnements d'exploitation difficiles tout en produisant des gaz de haute qualité en toute sécurité.

Patrick Fortin, dit:

Les systèmes PEMWE commerciaux d'aujourd'hui reposent tous sur des matériaux qui entraînent un coût élevé pour l'électrolyseur et ont été identifiés comme des matières premières critiques ou des matériaux présentant des problèmes de durabilité/environnement.

Ces matériaux sont des catalyseurs et des revêtements protecteurs en métaux nobles, des plaques bipolaires à base de titane et des membranes à base d'acide sulfonique perfluoré (PFSA), explique Patrick Fortin.

Dans les piles d'électrolyseurs du projet, la matière première critique, le titane, est remplacée par de l'acier inoxydable et la charge en iridium est réduite de 50 %. De plus, le remplacement des membranes fluorées améliorera la durabilité, en permettant une production d'hydrogène plus respectueuse de l'environnement, à un coût considérablement réduit.

«L'objectif principal du projet est de développer et de démontrer une pile d'électrolyseurs à membrane échangeuse de protons (PEM) offrant des performances accrues, des coûts réduits et une durabilité accrue par rapport aux systèmes d'électrolyseurs PEM actuels», explique Fortin.

Les innovations seront testées dans un premier temps à l'échelle du laboratoire avant d'être généralisées avec l'aide des partenaires industriels du projet.

Rendre l’hydrogène vert encore plus vert, 13 août 2023