Hydrogène, stockage et production: évolution et technologies H2

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Hydrogène, stockage et production: évolution et technologies H2




par Obamot » 03/06/11, 16:14

Enfin la ‘révolution hydrogène’ qu'on attendait !? Résumé:

Stocker l'hydrogène en utilisant le Co2 pour fabriquer de l'acide formique, afin de produire et stocker plus facilement l'énergie sous forme «d'hydrogène chimiquement encapsulé», telle est la prouesse réalisée par des chercheurs de l'EPFL. C'est la découverte du Graal, puisque la restitution de hydrogène ne présente plus de danger... Non, nous ne sommes pas le 1er avril: nous ne verrons pas le moteur 100% à eau, mais le moteur à acide formique (HCOOH ou CH2O2) oui, très certainement.

La fin du cauchemar de l'effet de serre et du nucléaire
Cette découverte permet ainsi de convertir l'énergie thermique / électricité en un «carburant», puis par procédé inverse de récupérer de l'électricité ou de la chaleur. Avec l'avantage déterminant, qu'il n'est pas dangereux à stocker comme l'était l'hydrogène en bombonnes pressurisées. De plus l'acide formique a un «flash point» a une température bien plus élevé que la gazoline.

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L'électricité en provenance d'une éolienne ou de panneaux PV, peut dès lors être stockée sous forme d'acide formique (en captant au passage du Co2, dont on cherche à se débarrasser...) vraisemblablement sous forme d'une pile, voire disponible en jerrycan (deux conditionnement qu'évoque l'EPFL).

Ainsi, lorsque qu'il n'y a pas de soleil ou pas de vent, on peut utiliser l'acide formique en dégageant l'hydrogène qu'il contient comme source d'énergie! Différents scénarios sont alors possibles pour stocker transporter produire de la chaleur et/ou de l'électricité.

Éolien, centrales solaires offshore/déserts, etc: une nouvelle utilisation rationnelle du solaire
Le système présenté pourra être utilisable aussi bien dans une voiture que pour une installation individuelle, dans une maison, etc.

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Passé presque inapperçu quelques mois avant Fukushima, voici une découverte qui a dû peser lourd dans la décision des gouvernements respectifs suisses et allemands de sortir du nucléaire! Et qui va forcément changer le monde:

Le stockage de l'hydrogène via l'acide formique

Solution idéale pour accumuler l’énergie des sources renouvelables comme le solaire ou l’éolien, et aussi alimenter la voiture de demain.

Rendement annoncé >60%

Vidéo:

Ou:


Texte intégral de EPFL, Alain Herzog © 01.12.10 a écrit :De l’acide formique dans le moteur
Catalyse produisant de l'hydrogène à partir d'acide formique

Les fourmis détiennent-elles la clé du carburant du futur? L’acide formique permet un stockage plus efficace et sécurisé de l’hydrogène. Un moyen idéal pour accumuler l’énergie provenant de sources renouvelables ou propulser la voiture du XXIème siècle.

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L’hydrogène est souvent désigné comme le futur remplaçant des carburants fossiles. Ecologique et performant, il n’en présente pas moins de nombreux inconvénients. Extrêmement inflammable, il doit être stocké dans d’encombrantes bouteilles pressurisées. Autant d’obstacles à son utilisation, que les scientifiques de l’EPFL et leurs confrères du Leibniz-Institut für Katalyse ont levés : une fois transformé en acide formique, l’hydrogène peut être stocké facilement et en toute sécurité. Une solution idéale pour accumuler l’énergie des sources renouvelables comme le solaire ou l’éolien, ou alimenter la voiture de demain.

L’hydrogène est facilement produit à partir d’énergie électrique. Grâce à un catalyseur et au CO2 présent dans l’atmosphère, les scientifiques l’ont transformé en acide formique. Plutôt qu’une lourde bouteille de fonte remplie d’hydrogène sous pression, ils obtiennent ainsi une substance très peu inflammable et liquide à température ambiante.

En novembre 2010, seconde étape. Les laboratoires de l’EPFL, sont parvenus à provoquer le phénomène inverse : par le biais d’une catalyse, l’acide formique retourne à l’état de CO2 et d’hydrogène, lequel peut ensuite être transformé en énergie électrique. Un prototype fonctionnel, peu encombrant et d’une puissance de 2 kilowatts est d’ores et déjà au point. Deux sociétés ont acheté une licence pour développer cette technologie: Granit (Suisse) et Tekion (Canada).

Stocker les énergies renouvelables

«Imaginez par exemple que vous ayez des cellules solaires sur votre toit, explique Gabor Laurenczy, professeur au Laboratoire de chimie organométallique et médicinale et chef de Groupe de catalyse pour l’énergie et l’environnement. Par mauvais temps ou durant la nuit, votre pile d’acide formique vous restitue le trop-plein d’énergie accumulé quand le soleil brillait.» Dans une telle configuration, le procédé permet de restituer plus de 60% de l’énergie électrique de départ.

Cette solution est extrêmement sûre. L’acide formique libère de manière continue de très petites quantités d’hydrogène, «juste ce dont vous avez besoin sur le moment pour votre consommation électrique», relève le chercheur.

Autre avantage par rapport au stockage conventionnel, le procédé permet de stocker presque le double d’énergie à volume égal. En effet, un litre d’acide formique contient plus de 53 grammes d’hydrogène, contre à peine 28 grammes pour un même volume d’hydrogène pur pressurisé à 350 bars.
Enfin, les chercheurs ont travaillé sur un procédé de catalyse basé sur le fer – un métal facilement disponible et peu coûteux, en comparaison des métaux « nobles » comme le platine ou le ruthénium. Comme dans toutes catalyses, aucune matière n’est dégradée pendant le processus.

De l’acide formique à la pompe

C’est sans doute dans le domaine automobile que l’invention présente les potentiels les plus intéressants. Actuellement, les prototypes produits par certaines grandes marques stockent l’hydrogène sous forme classique, avec les problèmes que l’on sait : danger d’explosion, volume important occupé par le réservoir pressurisé, difficultés pour faire le plein rapidement…

Les véhicules du XXIème siècle pourraient rouler à l’acide formique. Cette solution permet un stockage de l’hydrogène non seulement plus sûr, mais également plus compact et plus simple à remplir à la pompe – l’acide formique est liquide à température ambiante. «Techniquement, c’est tout à fait faisable. D’ailleurs, de grands constructeurs nous ont contactés en 2008, quand le baril du pétrole a atteint des sommets, confie Gabor Laurenczy. A mon sens, le seul obstacle est économique.» Il s’écoulera encore quelques années avant de peut-être pouvoir faire le plein à la première fourmilière croisée sur le chemin.


Source: http://actu.epfl.ch/news/formic-acid-in-the-engine/

[EDIT: m-à-j] Une première approche avait été faite, notamment par les allemands, avec le professeur Dr. Arno Behr de la faculte d'ingenierie chimique et biologique de Dortmund, qui parlait déjà de la capture de Co2, dans un processus impliquant l'acide formique:
https://www.econologie.com/des-scientif ... -1243.html
Dernière édition par Obamot le 04/06/11, 00:31, édité 3 fois.
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par cortejuan » 03/06/11, 20:34

Bonsoir,

voilà une alternative au stockage haute pression qui fait peur à tout le monde. Une équipe de mon labo a créé il y a quelques années une entreprise pour fabriquer les réservoirs pour stocker l'hydrogène, ça ne semble pas gagné surtout auprès des usagers.

Voilà en tout cas une superbe idée. l'EPFL va finir par être meilleure que l'ETHZ ':cheesy:'


Cordialement
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netshaman
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par netshaman » 04/06/11, 11:51

Ah ca c'est une tres bone nouvelle !
Et est il possible d' en fabriquer a l' aide d' un heliostat sans passer par du PV ?
Parce que 60% de 15 %, ca fait pas beaucoup finalement comme rendement !
Il vaut mieux 60% de 50 % !

Et puis de cette maniere on pourrait le faire chez nous !
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netshaman
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par netshaman » 04/06/11, 15:19

Il me semble que cette decouverte a ete faite en 2006.
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dedeleco
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par dedeleco » 04/06/11, 15:47

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Re: ÉLECTRICITÉ STOCKÉE: hydrogène et HCOOH = la RÉVOLUTION




par highfly-addict » 04/06/11, 17:18

Obamot a écrit : les chercheurs ont travaillé sur un procédé de catalyse basé sur le fer – un métal facilement disponible et peu coûteux, en comparaison des métaux « nobles » comme le platine ou le ruthénium.


ça c'est nouveau ....
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par Obamot » 04/06/11, 18:41

Voici la formule de l'acide formique:

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Et bien alors, Dedelco et Netshaman, en effet en 2006... Mais à l'époque ce projet ne servait à rien... (Ou pas grand chose).

...vous avez donc zappé ce passage:

EPFL, Alain Herzog © 01.12.10 a écrit :En novembre 2010, seconde étape. Les laboratoires de l’EPFL, sont parvenus à provoquer le procédé inverse : par le biais d’une catalyse, l’acide formique retourne à l’état de CO2 et d’hydrogène, lequel peut ensuite être transformé en énergie électrique


Je complète alors avec le texte de wikipédia qui précise qu'en 2006 ils utilisaient le métal rare qu'est le ruthénium => alors que — comme l'a relevé highflyaddict — depuis 2010 le nouveau process fonctionne simplement avec du fer=> et ça change tout :


Wikipédia a écrit :Stockage de l'hydrogène
Une recherche de l’Institut Leibniz de catalyse de Rostock a montré qu'il peut être utilisé pour le stockage de dihydrogène pour alimenter en combustible une pile à combustible (P_A_C).

En 2006, une équipe de recherche de l’EPFL (Suisse) a présenté l'utilisation de l'acide formique comme solution de stockage de l’hydrogène. Un système catalytique homogène, basé sur une solution aqueuse de catalyseurs au ruthénium décompose l'acide formique (HCOOH) en dihydrogène H2 et dioxyde de carbone (CO2). Le dihydrogène peut être ainsi produit dans une large plage de pression (1 – 600 bars) et la réaction ne génère pas de monoxyde de carbone. Ce système catalytique résout les problèmes des catalyseurs existants pour la décomposition de l'acide formique (faible stabilité, durée de vie des catalyseurs limitée, formation de monoxyde de carbone) et viabilise cette méthode de stockage d'hydrogène.

[Depuis novembre 2010 (!?)] Le coproduit de cette décomposition, le dioxyde de carbone, peut être utilisé dans un deuxième temps pour générer à nouveau de l’acide formique par hydrogénation. L'hydrogénation catalytique du CO2 a été longuement étudiée et des méthodes efficaces ont été développées. L'acide formique contient 53 g·l-1 d'hydrogène à température et pression ambiante, ce qui est deux fois la capacité de l’hydrogène comprimé à 350 bars. Pur, l'acide formique est un liquide inflammable dont le point d'éclair vaut + 69 °C, ce qui est supérieur à l’essence (-40 °C) ou l'éthanol (+13 °C). Dilué dès 85%, il n'est plus inflammable. L'acide formique dilué est même inscrit sur la liste des additifs alimentaires de l'administration américaine des denrées alimentaires et des médicaments (FDA).


Netshaman: il n'y a aucune contre-indication à utiliser un héliostat (pourquoi voudrais-tu qu'il y en ait une dès lors que tu as du courant électrique qui en ressort?)

[Edit: après discussion avec notre chimiste, qui me donnera d'autres considérations plus tard]
En principe, ton raisonnement de ne récupérer que les 60% (des 18% environ d'un panneau PV) me semble correct, sans plus d'information de la part de l'EPFL.

Mais si on prend une centrale solaire thermique, là ça change tout puisqu'on peut atteindre des températures suffisamment élevées pour faire tourner des turbines (température théorique de >2'000°C jusqu'à faire fondre du métal...) Donc là, qui peut me dire où sont ces 100%? => quoi qu'il arrive il restera toujours plus de 60% de l'optimum qu'on peut en tirer => c-à-d véritablement beaucoup plus que ce que l'on connaît actuellement avec n'importe quelle filière énergétique (...excepté le gaz qui est un produit fini ?). En comparaison, le résultat provenant d'un héliostat sera effectivement modeste...

Puisqu'au fond, il n'y a pas de limite à l'exploitation du gisement du solaire thermique, ce facteur doit donc aussi entrer en compte !

Bien qu'on n'aie pas le choix (ça semble en effet la meilleure alternative éconologique connue à ce jour) tout au plus, on pourrait imaginer faire un comparatif du rendement par rapport au temps nécessaire pour atteindre une TEP (Tonne d'équivalent pétrole), et voir ce qu'il resterait après? Et simplement, combien l'ensemble du pross coûterait jusqu'à la vente à la pompe.

Mais alors pour une comparaison équitable, il faudrait faire ça avec toutes les autres sources d'énergie — fossiles ou non.
Dernière édition par Obamot le 04/06/11, 19:56, édité 1 fois.
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par sen-no-sen » 04/06/11, 19:09

Très intéressant !
Merci pour l'info Obamot.

Si j'ai bien compris, il est question de transformer de l’électricité en hydrogène et de la combiner au Co2 pour faire de l'acide formique ?
j'ai juste?
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par Obamot » 04/06/11, 19:45

+ le catalyeur à base de fer (FE FE2... je ne sais pas lequel) c'est exact.
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par sen-no-sen » 04/06/11, 19:50

Obamot a écrit :+ le catalyeur à base de fer (FE FE2... je ne sais pas lequel) c'est exact.


Super!
Cela va relancer la solution de l'hydrogène comme carburant du futur et permettre un boulversement dans le domaine du stockage d'énergie.
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