LHydrogène, Mythe ou Réalité ? LHYDROGENE Mythe ou Réalité ?

L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?

L’HYDROGENE

Mythe ou Réalité ?

L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?Slide n°2

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0. Introduction1. Propriétés2. Production3. Transport, Stockage, Distrib.4. Piles à combustible5. Application au transport6. Autres applications7. Conclusion


1. Blah Blah

• Blah blah blah


Blah

• Une image que vous pouvez utiliser :


La pile alcaline (AFC)

• Conçue dans les années 1960, utilisée pour Apollo

• Électrolyte : une base aqueuse, la potasse (K-OH)

• Catalyseur : divers métaux, peu coûteux

• Réaction rapide,fonctionnement à basse température,coût faible

• Empoisonnement par le CO2,puissance limitée


Pile à acide phosphorique (PAFC)

• Conçue dans les années 1960, commercialisée

• Électrolyte : acide phosphorique, très répandu

• Catalyseur : platine, très coûteux

• Forte puissance,insensible au CO2

• Plage de température de fonctionnement restreinte (acide liquide entre 42°C et 210°C)


Pile à oxyde solide (SOFC)

• Technologie très récente

• Électrolyte : céramique solide

• Insensible au CO2, CO : utilisation possible des combustibles fossiles sans réformeur, pas besoin de catalyseurs précieux

• Large éventail de puissances envisageables

• Température de fonctionnement très élevée (> 750°C), pour la conductitivté ionique de l'électrolyte


Stockage embarqué (1)

• Pour 500 km d'autonomie, environ 5 à 7 kg d'H2

• Hydrogène gazeux compressé à 700 bar :– réservoirs métalliques trop lourds– problème de fuite de l'H2 à travers le réservoir– possibilité de réservoir en matériaux

composites :• fibre de verre ou fibre de carbone

– liner aluminium ou plastique pour limiter les fuites

– protection extérieure (ex.: résine)



• Stockage liquide cryogénique– hydrogène liquide à - 252°C– super-isolant (ex.: vide + aluminium + fibre de

verre)– soupape de sécurité en cas de fuite (accident)– rechargement en quelques minutes à la pompe



• Stockage solide– absorption ou adsorption réversible– hydrure : métal + hydrogène

• contrainte de température pour la désorption• taux massique d'hydrogène trop faible pour

l'automobile• certains matériaux inflammables à l'air

– nanostructures de carbone :• nanotube• charbons actifs• (stockage cryogénique comme pour le cas liquide)


Problème de la poule et de l'oeuf

• Personne ne voudrait acheter de voiture à H2 sans stations

• Personne ne voudrait investir dans l'H2 sans acheteurs

• Coût de couverture en infrastructures H2 trop élevé

• En fait moins élevé que les investissements dans les infrastructures pétrole

• Clé de la transition : intégrer le déploiement des piles à combustibles dans les voitures et les habitations


Aéronautique

• Historique

• Intérêt de l'Hydrogène

• Le défi

• Les problèmes de sécurité

• Economie


Historique

• Premier objet volant à H2 le 27 août 1783

• Jacques Charles et les frères Robert

• parcourt 25 km du Champs de Mars à Gonesse


Historique (2)

• Zeppelin

• Compagnie DELAG : 40000 passagers en 1600 vols sans accidents

• accident de l'Hindenburg en 1936


Historique (3)

• 1955 : première turbine aéronautique à H2

• 1958 : premier essai en vol (B-57)

• Succès mais manque d'application opérationnelle

• coûts de logistique trop lourds

• essais sur des avions de transport de forte capacité en Europe et URSS dans les années 80-90 mais manque de financement

• projets plus futuristes (porteurs hypersoniques...)


Intérêt de l'Hydrogène

• diminution d'un facteur 2,8 du poids du combustible

• réduction de la surface alaire et de la poussée

• possibilité d'augmenter le rayon d'action ou la durée (> 25000 km ou 30h)

• hydrogène liquide utilisé pour refroidir les moteurs : plus efficace et durée de vie de la turbine prolongée de 25%

• suppression d'émissions de CO et CO2 :

seulement H20 (mais effet de serre)


Le défi

• système d'injection du moteur

• architecture de l'avion (réservoir 4x plus grand)

• isolation thermique des réservoirs pas dans les caissons de la voilure

• position des moteurs lignes d'alimentations complexes

• nouvelles formes (ailes volantes) pour une plus grande efficacité


Problèmes de sécurité

• réactions de crainte mais dangers surestimés

• étude menée en 1980 sur les risques ou conséquences des incendies secondaires (Hydrogène, méthane, kérosène) :– chances de survie très élevées dans le cas de

H2

– quasi-nulle pour le kérosène

• conception des réservoirs (pas de déversement)

• précautions particulières : doubles parois, isolation thermique, évacuation des surpressions...


Économie

• logistique ne concerne qu'un nombre de restreint de sites (environ 10 en France)

• quantités importantes d'hydrogène (plusieurs milliers de tonnes/jour pour Paris) installations de production et liquéfaction à proximité des aéroports

• mais coût très bas du pétrole H2 comme solution de secours dans un climat de pénurie

• “niches” d'application


Maritime

• Historique

• Avantages de l'hydrogène

• Applications


Historique

• premier bateau propulsé par une turbine à hydrogène en 1977 par l'US Navy suite à la disparition du Thresher en 1963

• pile à H2 choisie car non affectées par la profondeur et capables de fournir 30kW


Avantages de l'Hydrogène

• piles silencieuses intérêt pour les sous-marins d'attaque mais utilisation jugée trop compliquée à l'époque

• 1988 : premier sous-marin d'attaque à hydrogène– piles connectées en séries ou parallèles

– facilité de remplacement d'une pile

• fonctionne en cas de houle

• élimination du problème des traitements mécaniques et chimiques des hydrocarbures


Applications

• sous-marins de sauvetages, d'attaque, robots

• sérieusement considéré pour la propulsion des bateaux de pêche pour son peu d'émissions polluantes

• mais difficulté de s'imposer à cause du faible prix du pétrole

• projets futuristes de bateaux écologiques en parallèle avec les énergies solaires et éoliennes


That’s All Folks.

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