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RÉSUMÉ
L'hydrogène a sa plus importante application dans les piles à combustible (PAC), leurs puissances allant du W (portables) au MW (équipements électriques d'immeubles). Ces utilisations de l'hydrogène impliquent qu'il soit stocké, transporté et mis à disposition sous forme de gaz comprimé, de liquide ou encore combiné dans des matériaux solides. Son inflammabilité et son explosivité imposent des précautions objets de normes de sécurité adaptées. Le rôle que pourrait jouer ce vecteur dans le paysage énergétique de demain va de pair avec le développement d'une «économie de l'hydrogène».
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Farida DARKRIM-LAMARI : Chargée de recherche au CNRS Laboratoire des sciences des procédés et des matériaux (LSPM, CNRS UPR 3407) - Docteur Université Paris 13 Sorbonne Paris Cité
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Pierre MALBRUNOT : Conseiller scientifique auprès de l'association française pour l'hydrogène et les piles à combustible (AFHYPAC) -
INTRODUCTION
L'hydrogène par sa combustion très énergétique, en masse plus de deux fois celle du gaz naturel, est un combustible de choix utilisable pour fournir de la chaleur et de l'énergie mécanique sans autre résidu que de l'eau. Mais il peut aussi, par réaction électrochimique, se combiner à l'oxygène pour produire de l'électricité, de la chaleur et de l'eau.
Dans le dossier précédent [BE 8 565], nous nous sommes intéressés à sa production.
Dans ce dossier, nous nous intéressons à sa conversion énergétique, à sa mise à disposition et aux problèmes liés à la sécurité, aux possibles conséquences économiques et sociétales d'un emploi généralisé et, en conclusion, nous livrons une analyse de ce qui reste à accomplir pour que ce vecteur énergétique s'impose.
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MOTS-CLÉS
état de l'art Mise en oeuvre Stockage solide Economie d'hydrogène Environnement Génie énergétique
VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 2006 par Farida DARKRIM-LAMARI, Pierre MALBRUNOT
- Version courante de mai 2023 par Farida LAMARI, Patrick LANGLOIS, Pierre MALBRUNOT
DOI (Digital Object Identifier)
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2. Mise à disposition de l'hydrogène énergie
2.1 Transport et stockage
L'utilisation industrielle intensive de l'hydrogène dans le secteur de la chimie a été marquée par la construction, en 1938 dans la Ruhr, d'une canalisation d'hydrogène – un pipeline ou gazoduc – d'une longueur de 240 km et d'une capacité de transfert de 250 × 106 Nm3 · an–1. L'Europe de l'Ouest et les États-Unis possèdent actuellement de tels gazoducs d'une longueur respectivement de 1 500 et 900 km. D'autres installations, quoique moins importantes, existent également en Amérique du Sud et en Thaïlande. Les canalisations à hydrogène sont en aciers classiques de fabrication à usage général. D'un diamètre de 100 à 200 mm, elles sont utilisées à des pressions comprises entre 0,34 et 10 MPa. Elles réunissent les unités de production, essentiellement à vaporeformage, à craquage d'éthylène ou à électrolyse chloro-alcaline aux sites industriels d'utilisation. De telles installations de la société Air Liquide existent en France, dans les pays d'Europe du Nord et aux États-Unis. Sont également exploités en Europe, en Amérique, au Brésil et en Thaïlande, des réseaux des firmes Linde, Air Products et Praxair .
Concernant l'hydrogène utilisé pour des besoins énergétiques, la distribution pourrait se développer en reproduisant à grande échelle les réseaux de gazoducs cités ci-dessus. En parallèle, une autre possibilité intermédiaire serait d'adapter les réseaux actuels...
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Mise à disposition de l'hydrogène énergie
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - ROTTENGRUBER (H.), BERKMULLER (M.), ELSÄSSER (G.), BREHM (N.), SCHWARZ (C.) - A high-efficient combustion concept for direct injection hydrogen internal engines. - 15th World Hydrogen Energy Conference (WHEC), Yokohama, Japan, 27 juin-2 juil. 2004.
-
(2) - EICHLSEDER (H.), GRABNER (P.), HEINDL (R.) - Hydrogen internal combustion engines. - Hydrogen and Fuel Cells, Detlef Stolten Edit., Wiley, VCH Weinheim, Allemagne, Chap. 39 (2010).
-
(3) - BUFFET (PH.), LEBARON (M.) - L'espace, comment ça marche ? À quoi ça sert. - Hirlé Éditions, Strasbourg (2001).
-
(4) - BUFFET (PH.) - Propulsion spatiale : L'hydrogène, un carburant léger pour lanceurs lourds. - L'Actualité Chimique, p. 74-80, déc. 2001.
-
(5) - LAMY (C.), LEGER (J.M.) - Les piles à combustible. - Journal de Physique IV, Colloque CI, Supplément au Journal de Physique III, vol. 4, janv. 1994.
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
International Association for Hydrogen Energy IAHE http://www.iahe.org
Sous l'égide de cette association, depuis 1976, tous les deux ans, se tient une des plus importantes et des plus anciennes conférences sur l'hydrogène énergie, la World Hydrogen Energy Conference WHEC. Ces conférences sont à tour de rôle organisées par la communauté hydrogène-énergie d'un pays dans le monde
HAUT DE PAGE2.1 Fournisseurs (liste non exhaustive)
Axane (filiale Air Liquide), piles dans le domaine du groupe électrogène http://www.axane.fr
AREVA Stockage d'Énergie, piles de puissance pour le stationnaire http://www.areva.com/fr/activites-407/areva-stokage-d-energie.html
Paxitech, cœur de pile PEMFC (membranes et électrodes) http://www.paxitech.com
Pragma...
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