Une énergie propre et bon marché grâce à de nouvelles percées dans la production d'hydrogène
L'UE s'est engagée à diminuer sa dépendance vis-à-vis des carburants fossiles afin de réduire ses émissions de gaz à effet de serre (GES) tout en renforçant sa sécurité énergétique. L'utilisation des sources d'énergie renouvelables demande une meilleure technologie et une gestion plus efficace des charges variables. La production d'hydrogène à partir de l'électrolyse de l'eau représente une alternative prometteuse qui permettrait de compenser les fluctuations inhérentes des SER. L'électrolyse de l'eau alcaline est une opération bien établie mais les électrolyseurs doivent être améliorés. Au sein du projet RESELYSER (Hydrogen from RES: pressurised alkaline electrolyser with high efficiency and wide operating range), les chercheurs ont développé des électrolyseurs d'eau alcaline haute pression, très efficaces et bon marché qui pourront s'intégrer dans un système d'énergie renouvelable en s'appuyant sur de nouvelles membranes, des électrodes plus efficaces et une nouvelle conception de cellules. La nouvelle cellule d'électrolyse développée par les partenaires du projet fonctionne sous haute pression et peut s'intégrer dans un système d'énergie renouvelable. Optimisée pour un fonctionnement intermittent, elle a démontré une efficacité élevée et stable même lors de cycles marche/arrêt de longue durée. Ces caractéristiques devraient faciliter sa pénétration du marché dans de nombreuses applications. Les chercheurs ont validé avec succès une nouvelle membrane de séparation composite à trois couches de dérivation électronique («e-bypass») avec circulation interne des électrolytes. Un canal de dérivation est intercalé entre deux couches de séparateurs adjacents. Ce canal de dérivation permet l'arrivée d'un flux entrant de solution d'électrolytes qui améliore ainsi le fonctionnement de la cellule à charge plus faible et à pression plus élevée sur un éventail plus large de températures. La conception améliorée des cellules a permis d'optimiser le transfert de masse et de réduire les impuretés de gaz sous haute pression et une charge de fonctionnement réduite. La membrane de séparation e-bypass rend le processus d'électrolyse possible avec des charges très faibles (densité de courant inférieure à 0,2 A/cm2) et des pressions bien plus élevées (supérieures à 30 bars). L'électrolyse conventionnelle n'obtient dans ces conditions qu'un mélange de gaz. L'adjonction d'un troisième compartiment et le flux d'électrolytes interne de la membrane e-bypass ont pu résoudre cette question. Les impuretés gazeuses observées lors d'un fonctionnement à 30 bars se sont révélées approximativement identiques à celles observées à 10 bars dans les piles conventionnelles. Des électrodes d'électrolyseurs avancées ont été obtenues en appliquant un revêtement de nickel pur avec couche active sans avoir recours à des métaux nobles très coûteux. Outre la diminution des coûts, elles permettent une réduction de 50 % des pertes des électrodes comparées aux électrodes classiques. Les travaux du projet RESELYSER facilitent ainsi l'intégration des électrolyseurs aux sources fluctuantes d'énergie renouvelables. Les électrolyseurs permettent de stabiliser l'apport des énergies renouvelables en apportant un dispositif de stockage de l'énergie tout en générant un carburant de transport capable de soutenir une économie basée sur l'hydrogène.
Mots‑clés
Production d'hydrogène, énergie propre, électrolyse, sources d'énergie renouvelable, RESELYSER
