17 mars 2014

Les solutions d’Air Liquide pour les voitures à pile à hydrogène

Remplissage d'un Hyundai ix35 Fuel Cell

Le marché des véhicules à pile à combustible ne pourra pas représenter un volume visible sans un développement des moyens de production de l’hydrogène et de sa distribution. Aujourd’hui, l’hydrogène est principalement produit à partir du méthane et son utilisation principale est la désulfurisation des hydrocarbures dans les raffineries afin de produire des carburants sans soufre. Si ce procédé est rentable, ce type de production ne peut être répliqué à grande volume pour une utilisation en tant que carburant en raison des émissions élevées de CO2 qu’il génère. Air Liquide, groupe industriel spécialiste des gaz industriels, travaille sur trois pistes qui pourraient répondre au besoin automobile. L’objectif de son programme Blue Hydrogen est de produire au moins 50% de l’hydrogène nécessaire à cette application sans rejet de CO2 d’ici à 2020.

L’idée évidente est bien sûr de récupérer la molécule dans l’eau salée par électrolyse. Ce procédé étant très consommateur d’énergie, cette solution doit être associée à une production d’électricité sans gaz à effet de serre, donc issue de centrales nucléaires ou, mieux, de l’éolien ou des barrages. Un projet avancé travaille sur l’emploi d’un électrolyseur PEM, une sorte de pile à combustible inversée. Jacques Drevard, directeur BU Nouvelles énergies chez Air Liquide Advanded technologies, nous présente le concept : « La production d’un électrolyseur conventionnel est difficilement réglable à la demande alors que la technologie PEM peut gérer une production entre 20 et 100% de sa capacité. Elle offre aussi l’avantage de fournir de l’hydrogène à une pression de 30 bars, ce qui réduit la consommation du compresseur qui le monte à 200 bars pour le stockage. Par ailleurs, les électrolyseurs sont indirectement une solution de stockage d’électricité. »

Une autre voie de production d’hydrogène est l’utilisation du méthane issu de la biomasse. Dans ce cas, le CO2 relâché dans l’atmosphère ne vient pas en supplément car il a déjà été comptabilisé.

Enfin, il sera toujours possible de produire l’hydrogène à partir du méthane fossile. La solution est alors le captage du CO2. Le stockage du CO2 récupéré reste critique, il serait envisagé de le stocker en profondeur dans le sol. Il est également possible de récupérer l’oxygène (programme ASU – Air Separation Units).

Communication par infrarouge du pistolet

Air Liquide développe aussi des stations de distribution. Afin de remplir les réservoirs à 700 bars, pression retenue par l’ensemble des projets de véhicules PAC, la station comprime l’hydrogène à 850 bars. Cette compression peut être réalisée en deux étages, avec un contrôle intermédiaire de la température, ou en une seule fois sur des produits récents équipés d’une pompe plus puissante. Pour que la température dans le réservoir du véhicule ne dépasse pas 80°C, l’hydrogène est refroidi à environ -40°C juste avant d’atteindre le pistolet de distribution. Deux canalisations sont présentes dans le flexible, le second évitant la libération de l’hydrogène dans l’atmosphère lorsqu’on désaccouple le pistolet. La station est aussi dotée d’un capteur interne de fuite d’hydrogène et d’une caméra infrarouge de détection de flamme autour du véhicule. Afin d’éliminer l’électricité statique, le sol est en béton conducteur, les pneus étant également conducteurs (résistance de 1 mégohm). Le pistolet, au format standardisé, est doté d’une communication par infrarouge avec le véhicule afin que celle-ci communique les valeurs de pression et température. Selon les puissances en place, les stations peuvent assurer le remplissage de 40 à 200 véhicules par jours. Un remplissage de 5 kg est réalisé en 5 minutes.

Ces développements sont réalisés dans le centre Air Liquide Technologies avancées de Sassenage, près de Grenoble. Ce centre dispose de deux Hyundai ix35 Fuel Cell.

  Yvonnick Gazeau

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