L’électrolyseur à hydrogène record revendique une efficacité de 95 %

Un kilogramme d’hydrogène contient 39,4 kWh d’énergie, mais coûte généralement environ 52,5 kWh d’énergie pour être créé via les électrolyseurs commerciaux actuels. La société australienne Hysata affirme que sa nouvelle cellule d’électrolyseur à alimentation capillaire réduit ce coût énergétique à 41,5 kWh, battant des records d’efficacité tout en étant moins chère à installer et à faire fonctionner. L’entreprise promet de l’hydrogène vert à environ 1,50 USD par kilogramme d’ici quelques années seulement.

L’efficacité est l’un des grands coups contre l’hydrogène alors que nous nous dirigeons vers un avenir énergétique propre. Il peut stocker beaucoup plus d’énergie par poids ou volume que les batteries, et il prend en charge un ravitaillement rapide, ce qui le rend utile dans les applications où les batteries n’ont tout simplement pas la densité d’énergie pour rivaliser. Mais là où les batteries sont un moyen très efficace de stocker et de libérer de l’énergie, l’hydrogène semble rejeter de l’énergie à chaque étape : électrolyse, stockage et transport, reconversion en électricité via une pile à combustible… Heck, il s’échappe même lentement d’une réservoir en métal.

Si la nouvelle technologie d’électrolyseur d’Hysata fait ce qu’elle dit sur l’étain, l’efficacité de l’étape d’électrolyse fera un grand bond en avant, faisant une bien meilleure utilisation de la précieuse énergie propre. Et en générant plus d’hydrogène à partir d’un approvisionnement énergétique donné, tout en réduisant les dépenses CAPEX et OPEX pour les opérateurs, ces équipements pourraient en effet faire baisser le prix de l’H2 vert, peut-être à un point où il deviendrait compétitif par rapport à l’hydrogène sale, voire aux combustibles fossiles.

Alors, comment ça marche? Selon Hysata, tout tourne autour des bulles. Les bulles dans le liquide électrolytique ne sont pas conductrices et peuvent coller aux électrodes et les masquer du contact avec les fluides qu’elles doivent toucher pour faire leur travail. C’est clairement un problème, puisque les électrolyseurs convertissent l’eau en Hdeux et Odeux des gaz.

D’après Hysata, les premiers électrolyseurs avaient les deux électrodes immergées dans l’électrolyte, de sorte que des bulles se formaient tout autour d’eux. Dans les années 70, l’électrolyse à écart zéro a amené l’anode et la cathode directement en contact avec la membrane séparatrice, augmentant l’efficacité en ne permettant aux bulles de se former que sur un côté de chaque électrode. Plus récemment, la technologie des membranes à électrolyte polymère a permis au côté cathode de fonctionner sans électrolyte, augmentant à nouveau l’efficacité en produisant de l’hydrogène gazeux sans le faire barboter dans un liquide.

Caractérisation par Hysata de l'évolution des électrolyseurs, conduisant à la nouvelle conception extraordinairement efficace de l'entreprise

Caractérisation par Hysata de l’évolution des électrolyseurs, conduisant à la nouvelle conception extraordinairement efficace de l’entreprise

Hysate

La cellule d’électrolyseur à alimentation capillaire d’Hysata fait passer les choses au niveau supérieur, voire ultime. Un réservoir au bas de la cellule maintient l’électrolyte hors de contact avec l’anode et la cathode jusqu’à ce qu’il soit aspiré à travers un séparateur inter-électrode poreux, hydrophile, par capillarité. L’électrolyte est donc en contact direct avec les électrodes, mais d’un seul côté, et les gaz hydrogène et oxygène sont produits directement, sans aucune formation de bulles gênante.

La résistance est encore réduite grâce au fait qu’il n’y a pas d’eau aspirée sur le côté de l’électrode qui libère du gaz, de sorte que les deux ne se gênent pas, et comme l’eau est électrolysée hors du séparateur, l’action capillaire attire plus haut du réservoir pour le remplacer.

Dans un article à comité de lecture publié dans Communication Naturel’équipe Hysata affirme que sa cellule d’électrolyseur à action capillaire a été démontrée à une efficacité record de 98 %, bien meilleure qu’une “état de l’art [presumably asymmetric polymer electrolyte membrane] électrolyseur d’eau commercial” qui affichait une efficacité de cellule de 83 %. Le croisement de gaz est extrêmement faible – c’est essentiel, car aux bonnes températures et concentrations, un mélange hydrogène-air peut être explosif.

La société affirme que cette technologie réduit également les dépenses superflues en dehors de la cellule. Il n’y a pas besoin de circulation de liquide, de réservoirs séparateurs gaz-liquide, de tuyauterie, de pompes et de raccords. Cet engrenage peut être refroidi par air ou auto-refroidi par rayonnement, ce qui réduit encore les coûts d’investissement et d’exploitation, et si la hauteur maximale de l’action capillaire limitée par la gravité s’avère être un facteur limitant, eh bien, Hysata dit que vous pouvez simplement faire sauter le réservoir sur le dessus et faites couler l’électrolyte dans le séparateur à la place.

Tous ces facteurs contribuent à réduire la consommation d’énergie de «l’équilibre de l’usine» en dehors de la cellule d’électrolyseur, créant un écart encore plus grand entre cette technologie et les autres en ce qui concerne l’efficacité globale du système.

“Le système d’électrolyseur global de Hysata a été conçu pour faciliter la fabrication, la mise à l’échelle et l’installation, offrant une efficacité globale du système de 95 %, soit l’équivalent de 41,5 kWh/kg, contre 75 % ou moins pour les technologies d’électrolyseurs existantes”, a déclaré le directeur technique de la société, Gerry Swiegers, dans un communiqué de presse. “Pour les producteurs d’hydrogène, cela réduira considérablement les coûts d’investissement et d’exploitation pour produire de l’hydrogène vert.”

Swiegers poursuit en qualifiant cet appareil de “catégorie entièrement nouvelle d’électrolyseurs aussi monumentale que le passage du moteur à combustion interne aux moteurs électriques”.

Le PDG d’Hysata, Paul Barrett, a déclaré que la société prévoyait de commercialiser la technologie et d’atteindre “une capacité de production d’hydrogène à l’échelle du gigawatt d’ici 2025”, date à laquelle il pense que 1,50 USD par kilogramme d’hydrogène devrait être possible. Des plans sont en cours pour construire une usine pilote de fabrication d’électrolyseurs, et l’entreprise embauche des “dizaines” de personnes en 2022 dans le cadre du processus.

La production d’hydrogène devrait monter en flèche dans les années à venir alors que le H2 vert trouve sa place dans les sections les plus difficiles d’une nouvelle économie de l’énergie verte. Il y a donc certainement une ruée vers l’or, et beaucoup s’attendent à une compression de la production d’électrolyseurs alors que les producteurs se précipitent pour que leurs installations soient opérationnelles. Dans de telles circonstances, un électrolyseur moins cher et super efficace sera certainement très demandé, alors Hysata pourrait avoir un produit monstre entre les mains et une chance d’apporter une contribution impressionnante à la lutte contre le changement climatique.

Bien sûr, il y a une longue course à faire entre un article publié et un succès commercial massif, mais avec des avantages potentiels comme le prétend Hysata, il s’agit clairement d’une entreprise à surveiller.

La recherche est publiée dans la revue en libre accès Communication Nature.

Source : Hysate