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Quels matériaux pour un stockage de l’hydrogène plus performant et accessible ?

Posté le 13 décembre 2022
par Pierre Thouverez dans Énergie

La molécule hydrogène est au centre des attentions, en France comme en Europe. Pressenti pour être un vecteur énergétique fondamental de la transition énergétique, son stockage fait l’objet de nombreuses recherches, au sein desquelles de nouveaux matériaux pourraient jouer un rôle fondamental.

Une des caractéristiques de l’hydrogène est sa légèreté. Cet aspect de sa chimie en fait un élément chimique compliqué à stocker, et un défi technologique pour les chercheurs. A l’heure actuelle, le stockage à haute pression et à basse température est celui qui fait l’objet de nombreuses applications. Depuis l’annonce du plan France 2030, l’hydrogène a été désigné comme vecteur énergétique de la transition à venir. Il est vrai que stocker l’hydrogène peut présenter de nombreux avantages, notamment celui de pouvoir intégrer des énergies renouvelables plus facilement dans le mix énergétique ainsi obtenu. Depuis, c’est toute l’Europe qui s’est lancée dans une course à l’innovation pour faire du continent un leader sur le marché de l’hydrogène. Cependant, pour être en mesure d’établir l’hydrogène en tant que fondement de la transition énergétique, les industriels et les chercheurs vont devoir mettre au point des solutions techniques pour stocker la fameuse molécule dans des conditions physico-chimiques compatibles avec les constantes naturelles, en termes de pression et de température. Ce qui n’est pas gagné.

Stockage liquide, gazeux ou solide ?

L’hydrogène est onze fois plus léger que l’air que nous respirons. En conséquence, ce gaz occupe beaucoup plus de place, si on le stocke à pression ambiante. Aujourd’hui, l’hydrogène peut être industriellement stocké à 700 bars de pression, ou 350 bars pour la mobilité.

De nouveaux matériaux sont testés et développés pour améliorer les performances du stockage hydrogène : ainsi, les recherches menées concernent notamment la forme même de l’hydrogène stocké. Car la molécule H peut être stockée sous toutes les formes.

Le stockage liquide de l’hydrogène s’effectue à très basse température, car cela permet de diminuer sa masse volumique et de lui faire prendre moins de place. Mais ce type de stockage est pour le moment limité à des usages très spécifiques, comme le remplissage des moteurs de fusée par exemple. La contrainte principale du stockage liquide est le besoin d’une haute pression : L’hydrogène liquide a tendance à se gazéifier quand la température augmente, ce qui oblige à faire fuiter une partie du gaz du réservoir. Ce qui, bien sûr, impacte très négativement le rendement de ce type de technologies. Les innovations vont donc consister à développer des matériaux isolants (composés non tissés de verre, films en aluminium) pour maintenir l’hydrogène à l’état liquide, et permettre d’utiliser ce type de stockage pour la mobilité.

L’hydrogène peut également être stocké sous forme gazeuse, à haute pression. Cela permet de stocker le H2 dans des réservoirs, dans des bouteilles, pour le transport notamment. L’hydrogène gazeux peut également être utilisé pour alimenter une pile à combustible et générer de l’électricité, et faire fonctionner un véhicule à hydrogène. Enfin, la molécule d’H2 à l’état gazeux peut aussi être stockée massivement en sous-sol. En termes de matériaux, il s’agit là de mettre au point des structures supportant la pression de l’hydrogène dans le temps. 

Enfin, et c’est la méthode qui cristallise l’innovation actuellement, il est possible de stocker l’hydrogène sous forme solide. Par exemple sous forme de poudre, en piégeant l’hydrogène dans de la poudre de nitrure de bore. Dès lors, l’hydrogène est stable, et peut être stocké et transporté facilement, en grandes quantités si besoin. La recherche appliquée, en France et en Europe, s’échine donc à mettre au point des démonstrateurs, pour valider l’intérêt du stockage de l’hydrogène sous forme solide et son utilisation à grande échelle.

Cet article se trouve dans le dossier :

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