Comment maintenir l'efficacité de la production d'hydrogène vert ?

DE QUOI PARLE-T-ON ?

 

L’hydrogène joue un rôle central dans l’industrie depuis des décennies, notamment dans la fabrication d’ammoniac pour les engrais et comme gaz utilisé pour amorcer ou démarrer les unités de production d’une raffinerie chimique. Aujourd’hui, il s’impose également comme une solution de stockage d’énergie, permettant de produire de l’électricité à la demande grâce aux piles à combustible. Il représente ainsi le chaînon manquant pour garantir une énergie renouvelable durable. L’hydrogène permet de stocker l’énergie excédentaire générée par les installations éoliennes ou solaires, rendant cette énergie disponible lorsque le soleil est absent ou que le vent fait défaut.

Toutefois, la production d’hydrogène n’est pas toujours respectueuse de l’environnement. Seul l’hydrogène obtenu à partir d’énergies renouvelables peut être considéré comme véritablement  « vert ».

 

COMMENT PROCÈDE-T-ON ?

 

La production d’hydrogène vert s’opère en séparant l’eau en hydrogène et oxygène grâce au processus d’électrolyse alcaline de l’eau (AWE – Alkaline Water Electrolysis), alimenté par des sources d’énergie renouvelable telles que l’éolien et le solaire.

Une cellule d'électrolyse alcaline de l'eau (AWE) typique se compose de deux électrodes immergées dans une solution aqueuse d'hydroxyde de potassium (KOH). Les électrodes, généralement en nickel ou en acier doux, sont séparées par un diaphragme/membrane perméable aux ions mais imperméable aux gaz, empêchant ainsi le mélange de l'hydrogène produit à la cathode et de l'oxygène généré à l'anode. Lorsqu'un courant électrique est appliqué, l'eau se décompose en ses constituants élémentaires : l'hydrogène et l'oxygène.

 

QUELLE PEUT ÊTRE LA PROBLÉMATIQUE ?

 

Les conceptions avancées des électrolyseurs AWE modernes fonctionnent aujourd’hui à des pressions d’environ 3 à 4 barg et à des températures pouvant atteindre 80 °C. Cette configuration, associée à des concentrations intermittentes de KOH pouvant aller jusqu’à 50 % et à un électrolyte saturé en hydrogène, rend l’utilisation d’acier inoxydable 316 standard ou équivalent inadaptée, car cela peut entraîner des fissures de corrosion sous contrainte (SCC).

Pour réduire les coûts de maintenance et prolonger la durée de vie opérationnelle, la conception du corps de filtre revêt une importance cruciale en raison des propriétés corrosives de l'électrolyte.

 

QUELLES BONNES PRATIQUES ADOPTER ?

 

Notre partenaire a développé un système de filtration consistant en un corps de filtre revêtu ETFE (éthylène-tétrafluoroéthylène). Un revêtement ETFE est une couche protectrice appliquée sur des surfaces pour tirer parti des propriétés exceptionnelles de ce polymère fluoré (Résistance chimique exceptionnelle, résistance thermique jusqu’à 150°C en continu, résistance à l’abrasion et aux chocs, …)

Lorsqu'on utilise des revêtements de ce type, il est essentiel de concevoir les composants avec soin pour assurer une épaisseur uniforme du revêtement. Les arêtes vives et les géométries complexes peuvent souvent nuire aux performances techniques du système de revêtement. Il est donc crucial de collaborer avec un fabricant ayant une expertise pratique et éprouvée dans la conception et l'application de ces revêtements spécifiques.

De plus, des coupelles de positionnement de filtre spécifiques ont été développées afin d'assurer l'intégrité des joints toriques. En effet, la tolérance offerte par le revêtement ETFE s'est avérée insuffisante pour garantir un ajustement optimal des joints toriques dans toutes les situations.