Conçu par le CEA Liten à Grenoble pour limiter les coûts d’investissement et d’opération, un système de production d’hydrogène par électrolyse de la vapeur d’eau atteint un rendement supérieur à 90%. Il ouvre de nouvelles voies aux marchés de l’hydrogène industriel et de l’hydrogène énergie.
Une étape importante a été franchie en décembre dernier par le laboratoire grenoblois CEA Liten : un système électrolyseur à haute température (700°C) produisant de l’hydrogène à partir de vapeur à 150°C et d’électricité avec une consommation électrique de 3,9 kWh/Nm3[1] d’hydrogène.
Les différents procédés d’électrolyse de l’eau se distinguent essentiellement par leur température de fonctionnement, qui conditionne la quantité d’électricité à apporter pour dissocier la molécule d’eau. Ce prototype démontre qu’il est possible de produire de l’hydrogène en partant de chaleur à basse température avec des rendements inégalés grâce à une valorisation maximale de la chaleur dans le système.
Limiter les GES
Florence Lambert, directrice du CEA Liten se dit « convaincue « que l’hydrogène vecteur d’énergie va jouer un rôle majeur dans la transition énergétique. Ces résultats à l’échelle du système nous confirment que l’électrolyse haute température est une alternative crédible pour produire de façon économiquement viable de l’hydrogène sans faire appel aux ressources fossiles. »
La production d’hydrogène est aujourd’hui très majoritairement réalisée par reformage de méthane/gaz naturel. Le CEA développe un procédé alternatif par électrolyse de l’eau alimentée par de l’électricité. Si la source électrique est décarbonée cela permet de limiter les émissions de gaz à effet de serre et d’économiser les énergies fossiles.
Ce système conçu par le CEA intègre un « stack » (empilement de cellules, cœur de la réaction de production d’hydrogène) performant et optimisé en termes de coût, ainsi que les composants auxiliaires nécessaires à la gestion fluidique, thermique et électrique du système, de manière à le rendre autonome. Le système complet est compact. Il permet de produire entre 1 et 2,5 Nm3/h d’hydrogène. La chaleur des gaz de sortie est récupérée pour préchauffer les gaz d’entrée grâce à des échangeurs thermiques haute température performants lorsque le système fonctionne en mode légèrement exothermique. Le rendement de ce système a été mesuré et excède les 90 %, confirmant ainsi le potentiel de cette technologie.
[1] Unité Nm3 : Il s’agit de ‘normaux mètres-cube’. Les gaz étant compressibles le volume de matière peut changer en fonction de la température et de la pression. ‘10 normaux mètres-cube’ correspondent à 10 m3 de gaz à 0°C et à une pression de 1 bar (pression atmosphérique).