Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
NOTE DE L'ÉDITEUR
La norme ISO 4957 de décembre 1999 citée dans cet article a été remplacée par la norme ISO 4957 "Aciers à outils" Révision 2018
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1806 (juillet 2018).
RÉSUMÉ
Face à la demande croissante d’énergie et à l’appauvrissement des ressources fossiles, l’hydrogène est poussé sur le devant de la scène, car pressenti comme un vecteur énergétique alternatif intéressant. La filière hydrogène comprend bien sûr la production et la conversion de l’hydrogène, mais également son stockage et son transport. Cet article passe en revue les matériaux mis en œuvre lors de ces deux étapes. Pour que le déploiement de l’économie d’hydrogène se fasse sous des conditions respectueuses de l’environnement, le cahier des charges et la sélection de ces matériaux doivent être sérieusement repris.
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Increasing energy demands and depletion of fossil fuels have added new importance to hydrogen as an interesting alternative energy carrier. Hydrogen technology not only includes the production and conversion of hydrogen but also its storage and transportation. This article reviews the materials involved in these two stages. In order that the deployment of the hydrogen economy is carried out under conditions respecting the environment, the specifications and selection of these materials must be taken seriously.
Auteur(s)
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Florence LEFEBVRE-JOUD : Ingénieur-chercheur CEA LITEN
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Laurent BRIOTTET : Ingénieur-chercheur CEA LITEN
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Olivier GILLIA : Ingénieur-chercheur CEA LITEN
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Fabien Nony : Ingénieur-chercheur CEA DAM Le Ripault
INTRODUCTION
Faisant suite à une première partie consacrée aux matériaux impliqués dans la production et la conversion de l'hydrogène, cette seconde partie se concentre sur les matériaux mis en œuvre pour le transport et le stockage de l'hydrogène.
L'hydrogène est déjà communément stocké dans des bouteilles hyperbares et transporté dans des réseaux de pipelines pour ses applications dans l'industrie chimique, sidérurgique et pétrochimique. Toutefois, son déploiement dans le cadre d'une économie hydrogène respectueuse de l'environnement modifie significativement le cahier des charges de ces deux étapes. Le coût du transport et de la distribution de l'hydrogène reste trop élevé tandis que la capacité volumique des réservoirs d'hydrogène constitue un verrou technologique majeur pour son utilisation comme carburant automobile.
Le cahier des charges spécifique de chacune de ces deux applications est rappelé afin d'introduire les matériaux sélectionnés, leurs principales propriétés et leur mise en œuvre. Pour conclure, les enjeux actuels spécifiques des différents matériaux et des applications sont présentés.
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Cahiers des charges des matériaux pour le transport et le stockage de l'hydrogène
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5. Conclusion
La distribution et le stockage de l'hydrogène, bien que déjà largement déployés dans l'industrie, nécessitent pour être étendus aux applications grand public d'une « économie hydrogène » des progrès dans le domaine des matériaux, notamment pour répondre aux contraintes de coût, de compacité et de masse des réservoirs.
À l'image de l'ensemble de la filière hydrogène, ces deux étapes impliquent des matériaux traditionnellement utilisés dans l'industrie tels que les alliages métalliques et les composites, mais également d'autres plus spécifiques comme les hydrures.
Les mécanismes de dégradation ou de fragilisation des composants recensés dans ce document, ainsi que dans le précédent sur la production et la conversion de l'hydrogène [N 1 205], impliquent des interactions entre différents matériaux dans des atmosphères particulières puisque mettant en jeu une très large gamme de pression partielle d'oxygène depuis l'hydrogène pur à l'air. Les recherches et développements matériaux nécessaires à leur optimisation passent donc par une approche pluridisciplinaire, multimatériau et multiphysique avec un soutien par la modélisation de chacun des mécanismes impliqués.
Enfin, les aspects sécurité et sûreté, inévitablement associés au déploiement d'une filière hydrogène, n'ont pas été abordés ici, mais s'appuient également sur une modélisation des mécanismes et une prédiction du comportement des composants à long terme. Dans cette perspective, le développement d'essais accélérés spécifiques aux environnements et sollicitations de la filière hydrogène prend également tout son sens.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ELANM (C.C.), GREGROIRE PADRO (C.E.), SANDROCK (G.), LUZZI (A.), LINDBLAD (P.), FJERMESTAD HAGEN (E.) - Realizing the hydrogen future : the International Energy Agency's efforts to advance hydrogen energy technologies. - International Journal of Hydrogen Energy, vol. 28, no 6, p. 601 (2003).
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(2) - CASTELLO (P.), TZIMAS (E.), MORETTA (P.), PETEVES (D.) - Techno-economic assessment of hydrogen transmission and distribution systems in Europe in the medium and long term. - European Commission, Directorate General Joint Research Centre (2005).
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(3) - SOJKA (J.) - Fragilisation par l'hydrogène d'aciers faiblement alliés dans l'industrie nucléaire – Rôle de la microstructure et de l'état inclusionnaire. - Thèse de doctorat École centrale, Paris, juil. 1997.
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(4) - STERN (S.A.) - Polymers for gas separations : the next decade. - J. of Memb. Sci., 94, p. 1-65 (1994).
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(5) - NAITO (Y.), MIZOGUSHI (K.) et al - * - J. Pol. Sci, Polym. Phys., 29, p. 457-462 (1991).
-
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Base de données sur les hydrures http://hydpark.ca.sandia.gov/
Groupement de recherche Acthyf http://www.gdr-acthyf.cnrs.fr
Projet européen STORHY http://www.storhy.net
Projet européen NESSHY http://www.nesshy.net
Base de données matériaux hydrures http://hydpark.ca.sandia.gov/DBFrame.html
Department of Energy (DOE) aux USA http://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/storage/metal_hydrides.html
...
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