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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Conclusion
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4. Enjeux actuels des matériaux de la filière hydrogène
4.1 Enjeux dans le développement des hydrures métalliques
Actuellement, le stockage de l'hydrogène sous forme d'hydrures n'est pas pratiqué à grande échelle, principalement à cause de deux points : le coût du matériau de stockage et les faibles capacités massiques réversibles de stockage. Pour l'instant, les matériaux de stockage ne répondent pas aux spécifications américaines ou européennes pour un emploi dans les applications mobiles par exemple. À l'horizon 2015, ces spécifications tournent autour de 0,37 L/kWh et 9 % massiques pour les systèmes de stockage complets, c'est-à-dire incluant tous les composants d'un réservoir. À titre de comparaison, les systèmes de stockage liquide se situent aux alentours de 0,8 L/kWh et 15 % massiques, et ceux de stockage sous forme de gaz comprimé (700 bar) aux alentours de 1,25 L/kWh et 4,5 % massiques. Ces deux derniers types de stockage semblent être à leur maximum, alors que les technologies à hydrures bénéficient d'une bonne marge de progrès potentielle, dépendant de la découverte d'autres hydrures réversibles.
La tenue du matériau lors des cycles d'absorption/désorption est aussi un point qu'il convient d'améliorer. En effet, les cycles successifs peuvent provoquer une démixtion des éléments constitutifs de l'hydrure métallique réduisant ainsi petit à petit ses capacités de stockage.
De nombreuses recherches sont entreprises de par le monde. Par exemple, le gouvernement américain a lancé un vaste programme de recherche qui vise à explorer les possibilités de stockage des hydrures complexes légers qui, pour l'instant, ne sont pas facilement réversibles. Les recherches sont classées en quatre branches :
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Enjeux actuels des matériaux de la filière hydrogène
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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