Un cycle du soufre alimenté au solaire optimisé pour un hydrogène moins coûteux
Actuellement, des processus avancés sont développés pour augmenter le potentiel de commercialisation des piles à combustible hydrogène, les plus étudiés étant ceux des cycles thermochimiques. L'entreprise commune Piles à combustible et hydrogène est un partenariat public-privé entre la Commission européenne et l'industrie et des chercheurs européens dont l'objectif est d'accélérer la mise sur le marché des piles à combustible et des technologies énergétiques à hydrogène. La production d'hydrogène par décomposition de l'eau en utilisant de la lumière solaire concentrée est soutenue depuis quelques années comme une voie majeure pour la production écologique d'hydrogène. Le projet SOL2HY2 (Solar to hydrogen hybrid cycles), financé par l'UE, a entrepris d'étudier le cycle hybride du soufre alimenté par énergie solaire. Ce cycle est l'une des approches les plus prometteuses et économiquement compétitives pour la génération d'hydrogène à partir d'énergie thermique. Le cycle hybride du soufre est un processus de décomposition de l'eau en deux étapes qui permet de dissocier les molécules d'eau en hydrogène et en oxygène. S'appuyant sur l'oxydation et la réduction du soufre, il est considéré comme un cycle thermochimique hybride car il utilise une réaction électrochimique dans l'une de ses étapes et une réaction thermochimique haute température dans l'autre. Les premiers travaux sur l'étape d'électrolyse du cycle hybride du soufre ont été menés par l'industrie nucléaire. Ceci parce que les sources de chaleur provenant de la réaction nucléaire étaient plus rentables que celles de l'énergie solaire. Cependant, il est peu probable que les technologies récentes puissent réduire les coûts de production d'hydrogène sous la barre des 3-3,5 euros par kilogramme. Les membres du consortium ont intégré des sources d'énergie thermique et solaire avec un nouveau processus sobre en énergie reliant la production d'hydrogène et d'acide sulfurique. Cette structure simplifiée, les revenus générés par la vente d'acide et la co-utilisation d'unités existantes, pourraient faire chuter les coûts de production de l'hydrogène d'environ 50 % par rapport aux processus conventionnels. Les chercheurs du projet SOL2HY2 ont optimisé le processus cyclique pour une grande partie des ressources renouvelables, réduit le coût des investissements et améliorer la rentabilité de la production. L'équipe a développé une nouvelle stratégie pour les électrolyseurs dépolarisés au dioxyde de soufre et démontré leurs nombreux avantages par rapport aux processus traditionnels. Le consortium a conçu un électrolyseur qui fonctionne à température ambiante en fabriquant et en testant de nouveaux concepts de revêtements qui ne contiennent pas de platine ou de palladium. De plus, pour l'étape haute température du processus, un réacteur solaire utilisant un catalyseur bon marché et stable a été développé et démontré au soleil. Ces résultats permettront de réduire les coûts de la production d'hydrogène. Cette méthode de production d'hydrogène rentable et écologique pourrait avoir des applications dans les industries des piles à combustibles, de la production d'énergie et des transports.
