Article de référence | Réf : RE111 v2

Conclusions et perspectives
Stockage réversible de l'hydrogène dans les alanates

Auteur(s) : Junxian ZHANG, Fermin CUEVAS, Annick PERCHERON-GUÉGAN

Relu et validé le 23 juin 2022

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RÉSUMÉ

Les alanates, composés inorganiques formés par un complexe anionique Al–H et un cation métallique, contiennent de grandes quantités d'hydrogène. Actuellement, le tétra-alanate de sodium, NaAlH4 , est le composé le plus prometteur pour le stockage réversible d'hydrogène dans des conditions normales de pression et de température. Il absorbe 5,6 % massique d'hydrogène, avec une compacité élevée (70 kgH/m3) et une cinétique rapide d'hydrogénation en présence de dopants à base de titane.

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ABSTRACT

Reversible hydrogen storage in alanates

Alanates, inorganic compounds formed by an anionic complex Al-H and a metal cation, contain large quantities of hydrogen. At this time, the sodium tetra-alanate,, NaAlH4, is the most promising compound for the reversible storage of hydrogen under normal pressure and temperature conditions. It absorbs 5.6 wt. % of hydrogen with a high volumetric density (70 kgH/m3), a high compactness (kgH/m3 70) and fast hydrogenation kinetics in the presence of titanium-based dopants.

Auteur(s)

  • Junxian ZHANG : Docteur Post-doc au CNRS, équipe de chimie métallurgique des terres rares, Institut de chimie et des matériaux Paris-Est, CNRS-UPE, UMR7182

  • Fermin CUEVAS : Docteur Chargé de recherche au CNRS, équipe de chimie métallurgique des terres rares, Institut de chimie et des matériaux Paris-Est, CNRS-UPE, UMR7182

  • Annick PERCHERON-GUÉGAN : Docteur Directeur de recherche au CNRS, équipe de chimie métallurgique des terres rares, Institut de chimie et des matériaux Paris-Est, CNRS-UPE, UMR7182

INTRODUCTION

Points clés

Domaine : Chimie verte, énergie

Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité

Technologies impliquées :

Domaines d'application : Stockage hydrogène, piles à combustible

Principaux acteurs français : CNRS

Pôles de compétitivité :

Centres de compétence :

Industriels :

Autres acteurs dans le monde :

Contact : [email protected], http://www.icmpe.cnrs.fr/spip.php?article628〈=fr

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VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-re111

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9. Conclusions et perspectives

Un des grands défis de la recherche actuelle est le développement du véhicule électrique alimenté par une pile à combustible fonctionnant à basse température (80 oC) de type à membranes polymères échangeuses de protons (PEMFC). Ces piles consomment de l'ordre du 1 kg d'hydrogène pour 100 km, il est donc nécessaire de stocker de l'ordre de 5 kg par véhicule pour lui conférer une autonomie voisine des véhicules thermiques d'aujourd'hui.

Le critère primordial de cette application est donc la capacité massique de stockage sans négliger cependant la valeur de la capacité volumique et de la sécurité. Trois modes de stockage répondent le mieux à ce critère. Cependant :

  • le stockage de l'hydrogène comprimé présente deux inconvénients majeurs : l'encombrement du réservoir et les problèmes de sécurité liés à la pression élevée du stockage (700 bar) ;

  • le stockage de l'hydrogène liquéfié implique une énergie de liquéfaction égale au tiers de l'énergie produite par l'hydrogène et une perte par évaporation importante au cours du temps ;

  • le stockage solide dans les hydrures légers décrits dans cet article présente une capacité massique supérieure à 5 %H et pour lesquels on peut s'attendre, par modification de leur formule chimique, à une augmentation significative de ce paramètre. De plus, les conditions de leur réversibilité sont tout à fait adaptées à l'utilisation sans les problèmes de sécurité liés à la haute pression.

L'utilisation des piles à combustibles est aussi envisagée dans le cadre d'applications stationnaires pour la cogénération d'électricité et de chaleur (piles à oxydes solides SOFC), la gestion des énergies intermittentes et d'applications pour les dispositifs portables alimentés actuellement par des batteries. Les critères de sélection sont alors différents. La capacité massique perd de son importance au profit de la sécurité, de l'encombrement et de la puissance fournie. Le lecteur peut trouver des informations complémentaires sur les différents types et applications des piles à combustibles dans d'autres articles publiés dans les Techniques de l'Ingénieur ...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - JOUBERT (J.-M.), CUEVAS (F.), LATROCHE (M.), PERCHERON-GUÉGAN (A.) -   Différentes méthodes de stockage de l'hydrogène.  -  Ann. Chim. Sci. Mat., 30, p. 441 (2005).

  • (2) - SANDROCK (G.) -   A panoramic overview of hydrogen storage alloys from a gas reaction point of view.  -  J. Alloys Compd., 293-295, p. 877 (1999).

  • (3) - EBERLE (U.), FELDERHOFF (M.), SCHUTH (F.) -   Chemical and physical solutions for hydrogen storage.  -  Angew. Chem. Int. Ed., 48, p. 6608 (2009).

  • (4) - SCHLAPBACH (L.), ZÜTTEL (A.) -   Hydrogen-storage materials for mobile applications.  -  Nature, 414, p. 353 (2001).

  • (5) - GROCHALA (W.), EDWARDS (P.P.) -   Thermal decomposition of the non-interstitial hydrides for the storage and production of hydrogen.  -  Chem. Rev., 104, p. 1283 (2004).

  • (6) - LOVVIK (O.M.), SWANG (O.), OPALKA (S.M.) -   Modeling...

1 Sites Internet

COST action MP1103 on « Nanostructured materials for Solid State Hydrogen Storage » http://www.cost-mp1103.eu/WebPages/costmp1103.php

HAUT DE PAGE

2 Annuaire

HAUT DE PAGE

2.1 Laboratoires

Équipe de Chimie Métallurgique des Terres Rares /ICMPE/CNRS https://www.icmpe.cnrs.fr/

Groupement de Recherche CNRS « Acthyf » (Acteurs de la communauté hydrogène en France) http://www.gdr-acthyf.cnrs.fr/

CEA-Liten http://www-liten.cea.fr/fr/activites_rd/tech_h2_06.htm

HAUT DE PAGE

2.2 Associations – Fédérations – Organismes

« AFHYPAC » : Association Française pour l'Hydrogène et les Piles à Combustible http://www.afh2.org/fr/accueil

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