L’ammoniac a un fort potentiel en tant que vecteur d’hydrogène vert
L’énergie renouvelable produite par le vent ou les panneaux solaires peut être irrégulière, ce qui nécessite une capacité de stockage considérable pour équilibrer l’offre. L’ammoniac riche en hydrogène est facile à transporter et à stocker à long terme en grandes quantités. Ces avantages en font un vecteur potentiel pour l’hydrogène vert destiné aux véhicules électriques et à la production d’électricité, ainsi qu’un combustible envisageable pour les moteurs à combustion interne et les piles à combustible à oxyde solide pour la production d’électricité. L’ammoniac ne contient pas de carbone. «En d’autres termes, nous pouvons produire de l’ammoniac, le transporter et, plus tard, le craquer sans émettre de dioxyde de carbone dans l’atmosphère», explique José Luis Viviente, coordinateur du projet ARENHA(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), qui est aussi gestionnaire de projet et chercheur principal à TECNALIA(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), un centre de développement technologique en Espagne. «Nous avons démontré avec succès que l’ammoniac peut être utilisé comme vecteur d’hydrogène», explique José Luis Viviente. Le projet a également permis de mettre au point plusieurs nouveaux prototypes. «Nous avons couvert l’ensemble de la chaîne de valeur à différents niveaux, de l’électricité produite à partir de sources d’énergie renouvelables à l’emploi d’ammoniac. Nous avons présenté des technologies innovantes pour la production d’hydrogène, la synthèse de l’ammoniac et le craquage de l’ammoniac, avec des applications potentielles dans les domaines de la mobilité, de la production d’électricité, de l’industrie et de l’intégration des énergies renouvelables», explique-t-il.
Facilité de transport et de stockage de l’ammoniac
«L’ammoniac est utilisé pour produire des engrais, il est donc déjà connu dans l’industrie», note José Luis Viviente. «L’infrastructure de stockage et de transport est connue, mais nous devons passer à une production d’ammoniac écologique.» Le transport et le stockage de l’ammoniac présentent un avantage par rapport à l’hydrogène: l’ammoniac est liquide à une température d’environ moins 35 degrés à la pression atmosphérique standard, alors que l’hydrogène liquide doit être à une température d’environ moins 253 degrés en dessous de la température ambiante, ce qui rend son transport plus difficile. «Toutefois, grâce à l’ammoniac, il est possible de produire de l’hydrogène vert dans des endroits où l’énergie renouvelable est peu coûteuse et de le transporter vers d’autres pays. Nous pouvons aussi amener l’ammoniac dans des endroits dépourvus de canalisations pour transporter l’hydrogène», explique-t-il.
Développement réussi de prototypes d’électrolyseurs
Le projet a conçu des prototypes de deux types d’électrolyseurs à oxyde solide. «Nous avons pu améliorer les propriétés en modifiant la microstructure et les matériaux, ce qui a contribué à réduire la puissance nécessaire pour produire une quantité fixe d’hydrogène», fait remarquer José Luis Viviente. L’un des prototypes a ainsi pu être transféré à Nucera(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), l’un des principaux fournisseurs de technologies de l’hydrogène vert, pour le développement d’une production à plus grande échelle pour le marché.
Prototype de synthèse de l’ammoniac
Un troisième prototype pour la synthèse de l’ammoniac, produisant 10 kg d’ammoniac par jour, a été construit mais n’a pas été testé en raison des retards du projet dus à la COVID-19 et des problèmes d’approvisionnement en matériaux. Il a néanmoins permis de recueillir des informations importantes. Selon José Luis Viviente: «La nouvelle boucle de synthèse de l’ammoniac utilise une nouvelle configuration et des matériaux qui peuvent nous aider à produire de l’ammoniac dans des conditions plus douces que les systèmes commerciaux existants.»
Prototype de craquage d’ammoniac
Un nouveau concept a été démontré pour le craquage de l’ammoniac: la décomposition chimique pour produire de l’hydrogène gazeux de haute pureté. «Le nouveau procédé recourt à un réacteur catalytique à membrane pour travailler à des températures plus basses que le système de craquage standard», ajoute José Luis Viviente. Ce concept a été démontré dans d’autres processus chimiques étudiés dans des projets antérieurs financés par l’UE, tels que DEMCAMER et ReforCELL, dans lesquels la réaction et la séparation sont combinées dans un réacteur à membrane catalytique à unité unique. «En intégrant des membranes dans le réacteur, la décomposition et la séparation de l’hydrogène sont effectuées simultanément au même endroit, ce qui augmente la décomposition de l’ammoniac par rapport à un processus conventionnel», note-t-il. «Cette solution réduit le nombre d’étapes à une seule.» «Elle abaisse également les températures très élevées auxquelles se produit le craquage, ce qui permet de réduire les coûts et l’empreinte énergétique.»
