L’HYDROGENE Mythe ou Réalité ?

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1 L’HYDROGENE Mythe ou Réalité ?
L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?

2 L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?
Menu du jour 0. Introduction 1. Propriétés 2. Production 3. Transport, Stockage, Distrib. 4. Piles à combustible 5. Application au transport 6. Autres applications 7. Conclusion L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?

3 L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?
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4 L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?
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5 L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?
La pile alcaline (AFC) Conçue dans les années 1960, utilisée pour Apollo Électrolyte : une base aqueuse, la potasse (K-OH) Catalyseur : divers métaux, peu coûteux Réaction rapide, fonctionnement à basse température, coût faible Empoisonnement par le CO2, puissance limitée L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?

6 Pile à acide phosphorique (PAFC)
Conçue dans les années 1960, commercialisée Électrolyte : acide phosphorique, très répandu Catalyseur : platine, très coûteux Forte puissance, insensible au CO2 Plage de température de fonctionnement restreinte (acide liquide entre 42°C et 210°C) L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?

7 Pile à oxyde solide (SOFC)
Technologie très récente Électrolyte : céramique solide Insensible au CO2, CO : utilisation possible des combustibles fossiles sans réformeur, pas besoin de catalyseurs précieux Large éventail de puissances envisageables Température de fonctionnement très élevée (> 750°C), pour la conductitivté ionique de l'électrolyte L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?

8 L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?
Stockage embarqué (1) Pour 500 km d'autonomie, environ 5 à 7 kg d'H2 Hydrogène gazeux compressé à 700 bar : réservoirs métalliques trop lourds problème de fuite de l'H2 à travers le réservoir possibilité de réservoir en matériaux composites : fibre de verre ou fibre de carbone liner aluminium ou plastique pour limiter les fuites protection extérieure (ex.: résine) L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?

9 L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?
Stockage embarqué (2) Stockage liquide cryogénique hydrogène liquide à - 252°C super-isolant (ex.: vide + aluminium + fibre de verre) soupape de sécurité en cas de fuite (accident) rechargement en quelques minutes à la pompe L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?

10 L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?
Stockage embarqué (3) Stockage solide absorption ou adsorption réversible hydrure : métal + hydrogène contrainte de température pour la désorption taux massique d'hydrogène trop faible pour l'automobile certains matériaux inflammables à l'air nanostructures de carbone : nanotube charbons actifs (stockage cryogénique comme pour le cas liquide) L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?

11 Problème de la poule et de l'oeuf
Personne ne voudrait acheter de voiture à H2 sans stations Personne ne voudrait investir dans l'H2 sans acheteurs Coût de couverture en infrastructures H2 trop élevé En fait moins élevé que les investissements dans les infrastructures pétrole  Clé de la transition : intégrer le déploiement des piles à combustibles dans les voitures et les habitations L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?

12 L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?
Aéronautique Historique Intérêt de l'Hydrogène Le défi Les problèmes de sécurité Economie L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?

13 L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?
Historique Premier objet volant à H2 le 27 août 1783 Jacques Charles et les frères Robert parcourt 25 km du Champs de Mars à Gonesse L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?

14 L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?
Historique (2) Zeppelin Compagnie DELAG : passagers en 1600 vols sans accidents accident de l'Hindenburg en 1936 L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?

15 L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?
Historique (3) 1955 : première turbine aéronautique à H2 1958 : premier essai en vol (B-57)  Succès mais manque d'application opérationnelle coûts de logistique trop lourds essais sur des avions de transport de forte capacité en Europe et URSS dans les années mais manque de financement projets plus futuristes (porteurs hypersoniques...) L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?

16 L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?
Intérêt de l'Hydrogène diminution d'un facteur 2,8 du poids du combustible réduction de la surface alaire et de la poussée possibilité d'augmenter le rayon d'action ou la durée (> km ou 30h) hydrogène liquide utilisé pour refroidir les moteurs : plus efficace et durée de vie de la turbine prolongée de 25% suppression d'émissions de CO et CO2 : seulement H20 (mais effet de serre) L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?

17 L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?
Le défi système d'injection du moteur architecture de l'avion (réservoir 4x plus grand) isolation thermique des réservoirs  pas dans les caissons de la voilure position des moteurs  lignes d'alimentations complexes  nouvelles formes (ailes volantes) pour une plus grande efficacité L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?

18 L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?
Problèmes de sécurité réactions de crainte mais dangers surestimés étude menée en 1980 sur les risques ou conséquences des incendies secondaires (Hydrogène, méthane, kérosène) : chances de survie très élevées dans le cas de H2 quasi-nulle pour le kérosène conception des réservoirs (pas de déversement) précautions particulières : doubles parois, isolation thermique, évacuation des surpressions... L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?

19 L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?
Économie logistique ne concerne qu'un nombre de restreint de sites (environ 10 en France) quantités importantes d'hydrogène (plusieurs milliers de tonnes/jour pour Paris)  installations de production et liquéfaction à proximité des aéroports mais coût très bas du pétrole  H2 comme solution de secours dans un climat de pénurie “niches” d'application L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?

20 L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?
Maritime Historique Avantages de l'hydrogène Applications L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?

21 L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?
Historique premier bateau propulsé par une turbine à hydrogène en 1977 par l'US Navy suite à la disparition du Thresher en 1963 pile à H2 choisie car non affectées par la profondeur et capables de fournir 30kW L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?

22 Avantages de l'Hydrogène
piles silencieuses  intérêt pour les sous- marins d'attaque mais utilisation jugée trop compliquée à l'époque 1988 : premier sous-marin d'attaque à hydrogène piles connectées en séries ou parallèles facilité de remplacement d'une pile fonctionne en cas de houle élimination du problème des traitements mécaniques et chimiques des hydrocarbures L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?

23 L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?
Applications sous-marins de sauvetages, d'attaque, robots sérieusement considéré pour la propulsion des bateaux de pêche pour son peu d'émissions polluantes mais difficulté de s'imposer à cause du faible prix du pétrole projets futuristes de bateaux écologiques en parallèle avec les énergies solaires et éoliennes L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?

24 L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?
That’s All Folks. L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?