Stockage de l'hydrogène par procédés chimiques

Les hydrures

Certains éléments ont la propriété de former des liaisons (covalentes ou ioniques) avec l’hydrogène, permettant ainsi son stockage puisque le phénomène est réversible sous certaines conditions opératoires. Il s'agit par exemple du Palladium Pd, du Magnésium Mg, de ZrMn₂, Mg₂Ni ou d'alliages comme FeTiH, LaNiH₆, Mg-Mg₂Ni. Il existe deux classes d'hydrures : les hydrures haute et basse température.



Le stockage s'effectue à haute pression avec évacuation de chaleur. La pression de dissociation est fonction de la température : pour des températures entre 0 et 100°C, les pressions se situent entre 2 et 10 bar, mais elles atteignent 30 à 50 bar avec des températures plus élevées. Le déstockage a lieu à basse pression avec apport de chaleur. La densité d’énergie massique est faible pour les hydrures basse température : 1,5 MJ/kg (elle est plus intéressante d’un point de vue volumique : environ 3,5 MJ/l) ; elle augmente cependant pour les hydrures haute température : 4 MJ/kg (3,5% massique). Ovonics avance même des chiffres autour de 8 MJ/kg (7% massique).

Le principal avantage de cette méthode réside dans le fait que l’hydrogène est stocké à l’état atomique, ce qui réduit considérablement les problèmes de sécurité liés à l’hydrogène gazeux. Mais les densités énergétiques sont encore limitées, la cinétique de remplissage est encore très lente et le coût de certains hydrures est encore trop élevé. Un système de 30 Nm₃ (90 kWh) coûte entre 80 et 280 € / kWh pour une masse de 230 à 420 kg et un volume de 60 à 90 litres.

NaBH4 : Hydrogen on demand™

Cette méthode de stockage est celle mise au point par ‘Millenium Cell’, qui envisage ce type de stockage pour des applications portables, stationnaires et automobiles. Déjà PSA avec son prototype ‘H2O’ et Ford avec l’ ‘Explorer’ et la ‘Crown Victoria’ utilisent cette méthode de stockage. Ford étudie la faisabilité du projet visant une autonomie de 300 miles avec un plein de 35 gallons de mélange au lieu de 50 gallons. Le procédé est fondé sur la réaction entre le borohydrure de sodium NaBH4 et l'eau qui produit de l'hydrogène et du borate de sodium NaBO2. Elle nécessite la présence d'un catalyseur qui peut être à base de cobalt ou de ruthénium. Ce procédé permet l'utilisation d'un fluide non toxique, non inflammable, facilement manipulable qui peut être utilisé dans les applications automobiles et stationnaires ; il peut d'ailleurs être stocké dans des réservoirs traditionnels. Cette technologie offre aussi l'avantage d'être à température ambiante et faible pression et surtout de produire un hydrogène totalement pur de CO et autres impuretés. Des challenges technologiques doivent encore être relevés. Des émissions spontanées d'hydrogène sont à éviter, des catalyseurs moins coûteux que le ruthénium doivent être développés (le cobalt requiert une température plus élevée). Enfin, le recyclage du NaBO₂ doit être envisagé.