Décembre 2022
Des matériaux innovants pour la filière hydrogène
Les matériaux sont au cœur d'une course à l'innovation pour la production et le stockage de l'hydrogène.
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Outre les contraintes technico-économiques de la production et de l’utilisation de l’hydrogène vert, le problème du stockage est un verrou majeur à lever pour développer la filière hydrogène. Les stockages liquides à basse température et gazeux sous pression sont les principales techniques. Cependant, elles opèrent en conditions extrêmes de température (20 K en phase liquide) ou de pression (70 MPa en phase gaz) avec des problèmes économiques et sécuritaires inhérents. Une alternative à pression et température modérées doit être envisagée. Le stockage solide par absorption via des matériaux hydrures ou par adsorption dans des matériaux poreux est une option prometteuse. Néanmoins, des progrès en recherche fondamentale sont nécessaires pour mieux comprendre le potentiel de cette technique.
Cet article présente l’évolution de la technologie de liquéfaction de l’hydrogène qui, longtemps dédiée à un marché de niche avec des unités de petites capacités (quelques tonnes par jour), connait un renouveau dans le contexte de la transition énergétique en général et de la mobilité hydrogène en particulier. La liquéfaction de l’hydrogène est un procédé basé sur l’utilisation de cycles frigorifiques. Les propriétés particulières de l’hydrogène imposent des étapes spécifiques inhabituelles par comparaison aux procédés de liquéfaction d’autres gaz.
L’hydrogène constitue une solution crédible pour décarboner l’aviation à moyen et long terme. Les conditions de stockage et volumes requis nécessitent néanmoins de repenser l’architecture, la topologie et la forme de l’aéronef. À cet égard l’aile volante de grandes dimensions offre des perspectives qui permettent non seulement d’envisager des performances propres à un gros porteur à propulsion hydrogène au long cours, mais aussi de faire évoluer l’aménagement de la cabine pour des vols de très longue durée. Cette approche environnement intégrée – incluant les aspects logistiques et de recyclage structural – fait l’objet de cet article qui envisage les principales caractéristiques d’un tel aéronef.
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