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Apr 08, 2024

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1 août 2023 | Par Mary Page Bailey L'avenir de l'hydrogène vert dépend du succès de chaque étape de son écosystème. De nombreux facteurs contribuent à la mise à l’échelle nécessaire des infrastructures critiques

1 août 2023 | Par Mary Page Bailey

L’avenir de l’hydrogène vert dépend de la réussite de chaque étape de son écosystème. De nombreux facteurs contribuent au développement des infrastructures critiques nécessaires pour parvenir à la décarbonisation industrielle.

À l’échelle mondiale, l’hydrogène est de plus en plus considéré comme un élément essentiel des stratégies de décarbonisation industrielle, à la fois comme carburant alternatif et comme méthode de décarbonisation des secteurs manufacturiers qui utilisent l’hydrogène comme matière première. Récemment, les incitations de l'Inflation Reduction Act (IRA) ont rapidement accéléré l'activité autour des projets d'hydrogène à faible teneur en carbone aux États-Unis, visant à accroître l'utilisation de l'hydrogène comme source d'énergie et l'adoption de l'hydrogène « vert » par rapport aux combustibles fossiles traditionnels. à base d’hydrogène « gris ». Dans le cadre de l'IRA, un financement important du Département américain de l'énergie (DOE ; Washington DC ; www.energy.gov) est réservé aux pôles régionaux d'hydrogène propre – des réseaux de production et de transport à grande échelle qui permettront de développer pleinement l'hydrogène. chaîne de valeur. Ces pôles comprennent des électrolyseurs pour produire de l’hydrogène vert à partir de l’eau, des stations de ravitaillement pour le distribuer et des piles à combustible pour le convertir en électricité, ainsi que des pipelines, des réservoirs et d’autres infrastructures logistiques. Chaque pôle a soumis une proposition formelle et les sélections de financement seront annoncées plus tard cette année. Alors que la production d’hydrogène à faible teneur en carbone se développe aux États-Unis et au-delà, de nombreux facteurs critiques sont pris en compte dans les coulisses de cette expansion massive, notamment les préoccupations en matière de main-d’œuvre, la sécurité et le stockage de l’hydrogène, les chaînes d’approvisionnement des équipements et l’utilisation finale.

Avec l’afflux de projets d’hydrogène à faible teneur en carbone annoncés, la fabrication d’électrolyseurs et de composants associés se développe rapidement, en mettant l’accent sur les économies d’échelle et l’automatisation. Simultanément, les progrès en matière d’efficacité énergétique et de durabilité grâce aux membranes et aux catalyseurs plus performants réduisent les coûts d’investissement initiaux. « L’augmentation de la production d’électrolyseurs est l’un des principaux goulots d’étranglement potentiels pour le développement du marché de l’hydrogène. Une augmentation substantielle de la production repose, à son tour, sur une expansion massive des capacités d’énergie renouvelable. Les investissements stratégiques tout au long de la chaîne de valeur sont essentiels pour éviter une restriction de production à long terme », déclare Stefanie Kopchick, responsable du secteur de l'hydrogène chez The Chemours Company (Wilmington, Del. ; www.chemours.com). Chemours occupe une position unique en tant que fabricant de composants d’électrolyseurs – à savoir des membranes échangeuses d’ions Nafion – ainsi qu’en tant qu’utilisateur d’hydrogène vert sur certains de ses sites de fabrication. La société a récemment annoncé son intention d'investir 200 millions de dollars pour accroître les capacités de production de matériaux échangeurs d'ions dans son usine de Villers-Saint-Paul, en France, et s'associe également à TC Energy pour installer des électrolyseurs à membrane échangeuse de protons (PEM) (Figure 1). ) pour fournir de l'hydrogène à deux sites de fabrication de Chemours en Virginie-Occidentale dans le cadre de la proposition du Appalachian Regional Clean Hydrogen Hub (ARCH2). « Pour faire progresser davantage la décarbonisation de nos processus de fabrication sur chaque site, Chemours prévoit de consommer une partie de l'hydrogène propre produit sous forme de combustible mélangé avec du gaz naturel pour alimenter les chaudières existantes », ajoute Kopchick. Pour atteindre les capacités de production d’hydrogène nécessaires à la décarbonation industrielle, les performances des électrolyseurs doivent continuer à s’améliorer parallèlement à l’échelle de fabrication, notamment en termes d’efficacité énergétique et de durabilité des composants internes. « Nous nous efforçons constamment d'augmenter l'efficacité énergétique de nos membranes échangeuses d'ions, ce qui a un impact direct sur l'efficacité globale de l'électrolyseur. En parallèle, nous travaillons à augmenter la durabilité des membranes. De plus, des coûts inférieurs peuvent être obtenus en réduisant les niveaux de charge du catalyseur ou en optant pour des catalyseurs alternatifs qui ne diminuent pas l'efficacité ou la durabilité. Dans ce domaine, Chemours poursuit le développement de dispersions d'ionomères, qui permettent d'utiliser les catalyseurs de métaux précieux plus efficacement et de durer plus longtemps dans ces applications », explique Kopchick.