Technologie conventionnelle: le constat

L’hydrogène est complexe à déployer :

• Faible densité –> compression gazeuse ou liquéfaction.
• Forte réactivité –>dispositions de sécurité spécifiques.

Son atout majeur est pourtant clair : il peut être produit localement et de façon décarbonée par électrolyse de l’eau.

Mais l’électrolyse conventionnelle repose sur une contrainte structurelle : la simultanéité

• simultanéité entre consommation électrique et production d’hydrogène,
• simultanéité entre les 2 productions gazeuses: hydrogène et oxygène.

Cette rigidité entraîne des limites opérationnelles et économiques :

• Production H₂ dictée par l’électricité disponible, indépendamment du besoin réel → stockage gaz contraignant (volumineux ou sous pression),
• Cogestion  des deux gaz → complexité technique, gestion du risque, pression de délivrance limitée, coûts d’investissement élevés (séparation, purification, double circuit),
• Faible flexibilité vis-à-vis de l’intermittence électrique (stop & go, suivi de charge) et d’une demande H₂ fluctuante.
• Capex élevé → nécessité de forts facteurs de charge, en contradiction avec des coûts d’électricité moyens compétitifs

 

L’innovation: « l’électrolyse découplée »

La technologie Elhytec est une réponse à la question : comment briser cette simultanéité ? La réponse est « l’électrolyse découplée de l’eau ».

Comment ça marche ?

Elle consiste à réaliser l’électrolyse de l’eau en 2 étapes distinctes, créant par la même un une 3^e étape qui est un stockage intermédiaire.

1) Etape d’électrolyse

Lorsque l’électricité est disponible, l’électrolyse est réalisée avec dégagement d’oxygène gazeux et accumulation en ions H+ (acidification de l’électrolyte).

2) Etape de stockage

L’électrolyte est conservé, à température et pression ambiantes, stable sans autodécharge pour des durées de la journée à l’année.

3) Etape de génération d’hydrogène

Lorsque l’usage le demande, l’hydrogène gazeux est généré à partir du stockage, sans besoin d’énergie, par activation catalytique. Le système retourne à son état initial, prêt pour un nouveau cycle, dans l’attente d’un apport d’eau et d’une disponibilité électrique,

Le bilan global est une décomposition de l’eau en oxygène gazeux (étape 1) et hydrogène gazeux (étape 3)

Quels avantages ?

 Sécurité

• Pas de coexistence H₂/O₂
• Pas de stockage gazeux (en volume ou en pression)

 Coût

• Pas de membrane séparatrice d’électrolyse
• Purification en fonction de l’usage et non d’un stockage gazeux
• Pas de compresseur, libération d’hydrogène haute pression (en fonction de l’usage)
• Opportunités de simplification système (mutualisation partielle des circuits gaz, couplage DC/DC)

  Flexibilité

• Vis-à-vis de l’électricité intermittente (suivi de charge, stop & go)
• Vis à vis d’une demande fluctuante en hydrogène (décharge totale ou partielle)

Déploiement simplifié

• Non soumis à directives réglementaires lourdes
• Cycle fermé sans rejet, sans produit organique

–>Avec la solution Elhytec, l’électricité est consommée quand elle est disponible, l’hydrogène gaz est généré et disponible quand il est appelé par l’usage.

Comment est-ce possible ?

Le découplage de l’électrolyse en mode cyclique repose sur 2 points :

-la formulation de la chimie de l’électrolyte

-la maitrise de l’activation catalytique du dégagement d’hydrogène

 

Comment est-ce mis en œuvre ?

Elhytec a développé un module de stockage-génération d’hydrogène dans une conception qui bénéficie des fonctionnalités spécifiques de « l’électrolyse découplée », mais aussi des simplifications d’architecture qui en découlent :

– dimensionnement indépendant des 3 facteurs : puissance de recharge(électrique), quantité d’énergie (hydrogène équivalent) stockée, puissance (débit d’hydrogène) de décharge,

– contrôle renforcé vis-à-vis du risque Atex

– pression de libération de l’hydrogène limitée initialement à 16 bar mais évolutive en fonction des usages

– emploi au maximum de composants industriels éprouvés et disponibles, dans une architecture modulable

Cette conception est une base qui est adaptable en fonction de l’usage : système stationnaire ou mobile, découplage temporel et/ou physique…