lhydrogène, mythe ou réalité ? lhydrogene mythe ou réalité ?
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L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?
L’HYDROGENE
Mythe ou Réalité ?
L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?Slide n°2
Menu du jour
0. Introduction1. Propriétés2. Production3. Transport, Stockage, Distrib.4. Piles à combustible5. Application au transport6. Autres applications7. Conclusion
L’Hydrogène, Mythe ou Réalité ?Slide n°3
1. Blah Blah
• Blah blah blah
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Blah
• Une image que vous pouvez utiliser :
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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
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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)
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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
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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)
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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
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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)
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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
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Aéronautique
• Historique
• Intérêt de l'Hydrogène
• Le défi
• Les problèmes de sécurité
• Economie
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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
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Historique (2)
• Zeppelin
• Compagnie DELAG : 40000 passagers en 1600 vols sans accidents
• accident de l'Hindenburg en 1936
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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 80-90 mais manque de financement
• projets plus futuristes (porteurs hypersoniques...)
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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 (> 25000 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)
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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
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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...
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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
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Maritime
• Historique
• Avantages de l'hydrogène
• Applications
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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
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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
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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
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That’s All Folks.