Le stockage d’énergie sous forme d’hydrogène fait un bond en avant

28 mars 2020 à 10h30
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Pile a combustible a membrane echangeuse de protons PEM
Pile à combustible à membrane échangeuse de protons

Le soleil pourra-t-il un jour éclairer nos nuits ? Une équipe de chercheurs a fait un pas de géant dans cette direction, aux États-Unis. Dans un article de la revue Nature Energy, ils ont dévoilé, le 9 mars, des avancées spectaculaires dans la technique de production d'hydrogène par électrolyse.

Cela pourrait permettre de stocker l'électricité produite par les panneaux solaires ou les éoliennes pour alimenter le réseau quand il n'y a ni vent ni soleil.

Changer l'or bleu en hydrogène est encore trop coûteux

Aujourd'hui, changer l'eau en hydrogène coûte cher. Pour atteindre un rendement intéressant, ce procédé use généralement d'une pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEM). Mais cette technique a un double inconvénient : le prix d'une membrane fait grimper la facture, et elle fonctionne dans un environnement très acide, ce qui nécessite des catalyseurs à base de métaux précieux, comme le platine ou l'iridium.

Afin de résister à la corrosion causée par l'acidité, les électrodes doivent être faites avec du titane, tout aussi coûteux.

Une solution... basique ?

Le groupe dirigé par le chercheur Yu Seung Kim a travaillé de concert avec des scientifiques de l'Université d'État de Washington. Ensemble, ils ont découvert comment réaliser l'électrolyse dans un environnement alcalin ou basique. Adieu platine, iridium et titane ; bonjour fer et nickel, bien plus répandus et plus abordables. « C'est beaucoup moins cher, mais les performances sont comparables », explique Yu Seung Kim. Les scientifiques ont ainsi mis au point un liant pour les électrodes qui permet au nouveau catalyseur de jouer son rôle dans un environnement au PH élevé, donc bien moins acide. Plus besoin de PEM non plus, pour un rendement équivalent.

Cette avancée ouvre la porte à une utilisation massive de l'électrolyse pour stocker l'électricité issue des panneaux solaires et éoliennes. Ce sont les sources d'énergies propres les plus prometteuses, mais l'intermittence de leur production, soumise aux horaires du soleil et aux caprices du vent, les rend peu fiables pour générer de l'énergie en continu. Une électrolyse efficace et bon marché permettrait de générer de l'hydrogène à partir de kWh non consommés quand les conditions le permettent, puis d'utiliser cet hydrogène pour faire tourner des centrales thermiques si Éole, dieu des vents, s'endort à la nuit tombée.

Source : ScienceDaily.
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eric957
à nuit tombée le vent n’a pas de raison de s’endormir… C’est juste le solaire qui s’arrête toutes les nuits !
lapin-tfc
Ce ne sont pas les complotistes qui feront avancer le monde, bravo à ces chercheurs !
lapin-tfc
??? ce n’est pas ce qui est écrit dans l’article à propos du vent
cirdan
Il est écrit « si » avant Eole, ça n’est donc pas une confusion avec le soleil et la nuit
micquer2
si ! en general la nuit est moins venteuse !<br /> car la chaleur du soleil en frappant le sol provoque des mouvements
yves3
bonjour,<br /> vous mélanger tout vous dites : " Pour atteindre un rendement intéressant, ce procédé use généralement d’une pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEM)."<br /> une pile à combustible sert à produire de l’electricité à partir d’hydrogène et d’oxygène et ça produit de l’eau : c’est exactement l’inverse d’une electrolyse qui à partir d’eau produit hydrogene et oxygène et qu’on réalise dans un eletrolyseur appareil qui n’a d’ailleurs pas besoin de membrane.<br /> les progrès évoqués portent sur la technologie des electrolyseurs avec laquelle vous faites une belle salades avec les electrodes, catalyseur etc. mais c’est bien le sujet<br /> l’utilisation d’un electrolyte basique est connu de puis que l’electrolyse existe et vous avez manisfestement bien mordu à l’hamecon du marketing sensationnaliste des chercheurs qui font ça pour avoir des lignes de crédit et vous pour faire du buzz<br /> ce n’est absolument une révolution
kroman
« utiliser cet hydrogène pour faire tourner des centrales thermiques », qu’est ce qu’il ne faut pas lire ! Le rendement du cycle ne serait plus que de 30%… (70-80% pour l’électrolyse et 40% thermique)<br /> Même avec une pile à combustible, le cycle a un rendement déplorable (40-60%). Même si le matériel n’est pas cher, le bilan économique doit être en faveur de batteries (rendement du cycle &gt;81% pour des batteries sodium-ion).
trollkien
Euh il est ou le bond en avant ?<br /> Depuis des années on utilise de l’hydroxide de potassium (KOH) pour les générateur HHO, et aussi en production industrielle par electrolyse de mémoire…<br /> Ils essayent de réinventer la roue ?<br /> Par ailleurs c vrai que les membranes de séparation coutent très cher, du coup pour l’utilisateur lamda pas facile de separer l’hydrogene de l’oxygene afin d’avoir un comburant plus stable
GhostKilla
Une pile à combustible utilise un électrolyte pour la conversion (dont certaines à membrane comme dit dans le sujet, en solution acide), j’en déduis donc que l’article traite des électrolytes acides, peut-être ont-ils un meilleur rendement d’où la recherche sur le sujet.<br /> Enfin j’avoue que l’article n’est pas du tout clair, mieux vaut mettre la main sur l’article de référence car la c’est mélangé<br /> Edit: « Alkaline anion exchange membrane (AEM) electrolysers to produce hydrogen from water are still at an early stage of development, and their performance is far lower than that of systems based on proton exchange membranes »<br /> En faite les solutions basique seraient donc bien moins performantes que les solutions acides, ils ont donc certainement boosté les performances en solution basique.
matb666
Quel est l’ EROEI ?<br /> C’est le seul paramètre valable et non le cout<br /> EROEI = Energy Returned Over Energy Invested
matb666
des nuits sans vent ça s’est déjà vu
toug19
tu remarqueras que souvent, le vent se calme la nuit. Car en fait une grande partie de l’énergie du vent vient du soleil.
MattS32
40% de rendement pour la production d’électricité en thermique, c’est valable pour des centrales d’ancienne génération. Aujourd’hui, on fait beaucoup mieux.<br /> Une turbine à gaz à cycle combiné de dernière génération peut dépasser 60% de rendement électrique. Et on pourrait en plus récupérer une partie des 40% de pertes en faisant de la cogénération pour alimenter un réseau de chaleur urbaine.<br /> Et pour ce qui est du bilan économique, oui, celui des batteries est peut-être meilleur. Mais il faut aussi tenir compte du bilan écologique (en tenant compte du coût écologique de la fabrication et du recyclage en fin de vie), qui est peut-être meilleur pour ce système.
stratos
batterie des heures de recharge l’hydrogène 5min, les voitures actuelles 500km d’autonomie. Ok c’est plus cher a la pompe mais bon le prix va descendre si ça se popularise, et adieu les batteries super lourde qui on peut être un meilleur rendement mais moins d’autonomie, la galère a recyclé, cher a produire, et moins d’autonomie actuellement…
srochain
Oui mais ce n’est pas parce qu’il y a une bêtise dans l’article qu’il ne faut pas la relever
srochain
C’est faux… La baisse de température crée une dépression qui est la cause du vent
srochain
Oui mais des jours aussi
srochain
Ce paramètre ne vaut rien avec la surabondance
srochain
Toutes viennent du Soleil que ce soit la nuit ou le jour. Le jour l’air se dilate et crée une surpression donc un vent. La nuit le froid du a l’absence de Soleil l’air se contract et crée une dépression donc du vent. La moyenne est qu’il y a autant de vent la nuit que le jour
Beatrice38
c’est une excellente nouvelle!<br /> en effet, le coût de revient des piles à combustible est un frein majeur au développement de l’hydrogène. L’utilisation de métaux précieux, implique aussi sa rareté de ces matériaux.<br /> il y a quelques confusion au niveau de cet article; la chaîne hydrogène comprend :<br /> l’éléctrolyse qui consiste à générer de l’hydrogène à partir d’eau et d’électricité<br /> la pile à combustible qui restitue l’électricité à partir d’hydrogène et d’oxygène. C’est cette étape qui est améliorée<br />
kroman
J’ai même été trop optimiste sur les rendements du cycle électric -&gt; gaz -&gt; électrique ! Selon une étude de RTE, il est plutôt de 25 à 35% https://www.rte-france.com/sites/default/files/rapport_hydrogene_vf.pdf<br /> D’autres sources donnent donnent des valeurs dans la même fourchette. https://www.google.com/url?sa=t&amp;rct=j&amp;q=&amp;esrc=s&amp;source=web&amp;cd=5&amp;ved=2ahUKEwiHq9be37_oAhWKDmMBHeIYDHEQFjAEegQIBhAB&amp;url=https%3A%2F%2Fwww.sfpnet.fr%2Fuploads%2Ftinymce%2FPDF%2FCEE%2FPower%20to%20gas%20to%20power%20et%20stockage%20de%20masse.pdf&amp;usg=AOvVaw3R82A_g9LeVOZya00FIl4Q<br /> Il ne faut pas regarder que le rendement du CCG dans la chaîne…
pemmore
Je ne comprend pas bien pourquoi les savants ou autres sont tellement obnubilés à fabriquer de l’hydrogène à partir d’énergies variables pour en faire du stockage. Il éxiste des tas d’autres solutions comme tout simplement le stockage sur les batteries des véhicules électriques au garage. Maintenant elles sont rares mais dans 5 ans quand le marché de l’occasion sera mature , plein de voitures tourneront que 2h par jour maximum, 22h branchées suffit de réserver 50% de la batterie pour EDF et roule.
Pinkwan
Voir le commentaire de Michel
Gael_Gauth
Même si le rendement est de 30%, si la quantité disponible est importante on s’en fout. Et c’est bien ce que promet cette technologie. Beaucoup de H2, à moindre frais.<br /> Une centrale H2 thermique c’est simple, pas cher et faisable partout. Tes batteries elles n’existent pas encore.<br /> Après je reste vigilant devant ce genre d’annonces.
robert_b
Tu devrais aller habiter dans le sud vers Narbonne ou Perpignan pour pouvoir profiter du calme de la nuit pendant un épisode de Tramontane…
keyplus
on progresse mais bon encore long est le chemin
toug19
j’ai dit que ça pouvait se calmer, ce n’est pas toutjours. Du moins c’est ce que j’observe ces derniers jours à Toulouse (ça souffle aussi dans le coin).
drozdi
Le complot de quoi pour le coup par rapport à cet article ?
tongtwist
Le rendement n’est pas la seule variable qui rend une solution intéressante ou pas.<br /> Je trouve trés bien que certaines productions d’énergie, comme le nucleaire ou le fossile, soigne son rendement; c’est une façon, à prodution égale, de minimiser l’emprunte écologique et les divers coûts associés.<br /> Mais là, je trouve que le rendement est bien moins déterminant que le coût et la sûreté de fonctionnement. Franchement, meme si le truc avait un rendement de 5% mais qu’il coutait 50€ ou moins, je pourrai le considérer et j’aurai pas l’impression de faire un achat moins raisonnable qu’une éolienne DIY.<br /> Et de manière générale, et au dela de ces considérations, batir un moyen de subsistance comme la génération de l’énergie sur une dépendance à des matières rares me fait plisser des lèvres.
orionb1
merci pour l’éclairage, si c’est bien le cas, c’est en effet très prometteur car c’était un des seuls points délicats de l’hydrogène, l’utilisation de métaux précieux dans la PAC
televore
Bonne nouvelle, mais il ne faut pas oublier que le nucléaire a le problème inverse de l’intermittence: on ne peut pas arrêter une réaction en chaine la nuit… donc on doit stocker cette énergie, ce qu’on fait depuis 40 ans dans des STEP (stations de pompage). Et bizarrement cela fait 40 ans qu’on entend qu’on ne peut pas stocker l’énergie renouvelable …
orionb1
On n’a pas non plus la capacité pour agrandir autant que nécessaire les Step. Faudra du nucléaire et du renouvelable car c’est le meilleur mix environnemental et stocker l’hydrogène.
televore
Si car la capacité des STEP est exponentielle: https://www.youtube.com/watch?v=F2Qy3hl7O5k
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