Hydrogène Vert : l’hydrogène fait à partir d’énergie renouvelable

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L’hydrogène fabriqué à partir d’un processus d’électrolyse de l’eau est dit vert si ce dernier est réalisé à partir d’électricité renouvelable.

L’électrolyse est un processus qui vise à décomposer l’eau (H2O) à l’aide d’un courant électrique. On obtient alors du dioxygène O2 et du H2.

Il existe 3 technologies d’électrolyse

Électrolyse Alcaline : procédé le plus mature car le plus employé dans l’industrie de production chimique et de carburants pour véhicules. Le procédé d’électrolyse alcaline est une technologie qui divise l’eau entre deux électrodes baignant dans un électrolyte basique (potasse). Cela permet de produire de l’oxygène à l’anode réductrice et dégage l’hydrogène à la cathode oxydante. Cependant, ce processus d’électrolyse n’est pas très flexible pour une application aux énergies renouvelables intermittentes qui exigent de répondre à des arrêts démarrages fréquents, d’avoir une charge partielle efficace et une dynamique d’opération.

Électrolyse PEM (Proton Exchange Membrane) : les électrolyseurs PEM ont connu un développement plus récent, et sont actuellement en plein essor. Dans une cellule d’électrolyseur PEM, les deux électrodes (anode et cathode) sont séparées par une membrane en polymère solide échangeuse de protons. La technologie PEM peut fonctionner sur une large plage de puissance, répondre à des variations rapides de charges, et son temps de démarrage à froid est plus court que celui de l’alcalin. Le procédé reste cependant assez onéreux en raison de sa membrane en polymère et de catalyseurs à base de métaux nobles (Pt, Ir).

Électrolyse à Haute Température (SOEC) : la technologie SOEC (solid oxide electrolyzer cell) en est aujourd’hui à un stade moins avancé, et vise de hauts rendements de conversion d’électricité en hydrogène. Elle ne sera commercialisée qu’en 2025, voire 2030. Son principe consiste à électrolyser de la vapeur d’eau à la cathode à haute température (700 à 800°C), ce qui permet de réduire fortement la consommation d’électricité. Cette chaleur peut être récupérée sur les gaz produits et nécessite l’utilisation de matériaux spécifiques. Ainsi, l’électrolyte et les électrodes sont conçus à base de céramiques conductrice d’ions O2-. La spécificité de cet électrolyseur réside dans son pouvoir de réversibilité. Il fonctionne en mode pile à combustible et peut convertir de l’électricité en hydrogène mais aussi produire de l’électricité à partir d’hydrogène. Son rendement est élevé. Cependant encore cher, on est loin de la commercialisation. Il présente également une faible longévité en raison de la fragilité des matériaux et de la durée de vie limitée des céramiques.

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