La voie vers l’hydrogène vert

Le potentiel de l’hydrogène en tant que source de carburant propre est considérable.

Après tout, lorsque l’hydrogène est brûlé dans une pile à combustible, le principal sous-produit créé est la vapeur d’eau. En quantités suffisantes, le carburant hydrogène pourrait alimenter le réseau électrique qui maintient vos lumières allumées, chauffer les bâtiments dans lesquels vous travaillez et faites vos achats, réduire considérablement l’empreinte carbone de vos véhicules et continuer à jouer son rôle en tant que matière première importante dans des industries telles que la production chimique, pétrochimique et sidérurgique dont nous dépendons tous.

Vous vous demandez peut-être : Pourquoi tout le monde ne remplace-t-il pas les combustibles fossiles par l’hydrogène ?

L’hydrogène lui-même est une source de carburant zéro carbone à combustion propre. Mais il est généralement produit à l’aide de combustibles riches en carbone comme le gaz naturel et le charbon, soit directement, soit comme source d’énergie utilisée pour générer les très grandes quantités d’électricité consommées dans les méthodes de production propres.

Au cours des dernières années, environ 6 % du gaz naturel mondial et 2 % du charbon mondial ont été utilisés pour la production d’hydrogène, selon le Forum économique mondial. Les émissions de CO₂ qui en résultent s’élèvent à environ 830 millions de tonnes de dioxyde de carbone par an, ce qui équivaut aux émissions de CO₂ combinées du Royaume-Uni et de l’Indonésie, selon le même rapport du Forum économique mondial.

Les méthodes de production d’hydrogène les plus courantes d’aujourd’hui n’ont pas été conçues en pensant à l’innovation et aux aspects de la durabilité. L’hydrogène vert, en revanche, l’est.

Qu’est-ce que l’hydrogène vert ?

Pour être considéré comme « vert », l’hydrogène doit être produit non seulement à l’aide d’un processus zéro carbone, mais également alimenté par des sources d’énergie renouvelables comme l’éolien et le solaire. 

Comment produisez-vous de l’hydrogène vert ?

La méthode la plus propre de production d’hydrogène est l’électrolyse, à l’aide d’un électrolyseur électrique pour séparer les molécules d’eau (H₂O) en hydrogène et en oxygène. De plus, la pureté de l’hydrogène dicte le rôle qu’il peut jouer dans l’économie de l’hydrogène, de sorte que les impuretés doivent en être éliminées par un processus de séparation.

Dans un cours de science, vous avez peut-être vu ce processus se dérouler dans un électrolyseur à petite échelle, fabriqué à partir d’un bécher rempli d’eau, de deux bandes métalliques ou de fils connectés à une batterie, et de deux tubes à essai pour recueillir l’hydrogène et l’oxygène séparés.

À l’échelle industrielle, le simple choix d’énergie renouvelable pour alimenter les électrolyseurs entraîne un processus de production d’hydrogène vert.

Quelles sont les utilisations de l’hydrogène vert ?

L’hydrogène vert peut être utilisé dans n’importe quelle application qui repose sur l’hydrogène produit avec des méthodes traditionnelles à forte intensité de carbone. Cela signifie qu’il peut aider de nombreux secteurs et processus à évoluer vers la neutralité carbone, notamment :

• Génération d’énergie
• Transports
• Fabrication pharmaceutique
• Purification du verre
• Raffinage du pétrole
• Fabrication de semi-conducteurs

Quels sont les défis de la production d’hydrogène vert ?

Malgré tous ses avantages, il y a quelques obstacles à surmonter sur notre voie vers une utilisation généralisée et économiquement réalisable de l’hydrogène vert. Voici quelques-uns des défis :

L’électrolyse est un processus très énergivore.

Tant qu’il n’y aura pas de sources d’énergie propre largement disponibles, fiables et économiques, le coût de production d’hydrogène vert à grande échelle restera prohibitif.

L’électrolyse est hydrique.

Vous avez besoin d’un approvisionnement important en eau qui répond à certaines normes de pureté, ce qui pourrait imposer des limitations géographiques sur l’emplacement des installations de production d’hydrogène vert.

L’infrastructure doit être construite.

Bien que nous disposions d’une infrastructure de gaz naturel robuste, elle ne peut pas facilement être réutilisée pour le transport. L’hydrogène a tendance à rendre l’acier cassant et sujet à la fracture, il faudra donc probablement des pipelines dédiés.

Quel est l’impact attendu de l’hydrogène vert sur la transition énergétique mondiale ?

Selon la Global Hydrogen Review 2022 de l’Agence internationale de l’énergie (International Energy Agency), la demande globale en hydrogène dans le monde a atteint 94 millions de tonnes en 2021. Ce chiffre est estimé entre 115 et 130 millions de tonnes d’ici 2030. Bien que faisable, répondre aux demandes futures avec les méthodes existantes de production d’hydrogène n’est pas une solution durable.

L’hydrogène vert sera essentiel pour permettre la transition énergétique mondiale, en particulier pour les sources d’énergie qui :

• Alimentent les véhicules électriques et les avions
• Chauffent les maisons et les bureaux
• Génèrent de l’électricité
• Décarbonisent les processus industriels

Qu’est-ce qui est fait pour accélérer la production d’hydrogène vert ?

Dans le cadre de l’effort mondial de transition vers un avenir moins intensif en carbone, nos ingénieurs ont développé une nouvelle technologie de membrane revêtue de catalyseur (CCM) pour la production d’hydrogène vert qui peut aider à réduire les coûts de production en permettant de meilleures performances de l’électrolyseur. Ces membranes revêtues de catalyseur sont en cours de test auprès des fabricants d’électrolyseurs, où elles permettent une plus grande efficacité de l’électrolyseur et une densité de courant électrique plus élevée grâce à une technologie révolutionnaire. 

En plus des développements sur la CCM, notre technologie de purification de l’hydrogène fonctionne à haute pression à partir des flux de processus contenant de l’hydrogène pour éliminer les contaminants à l’état de traces tels que l’oxygène, l’eau et l’azote. Cela permet de récupérer l’hydrogène et d’améliorer sa pureté à plus de 99,9 % pour répondre aux besoins de raffinage.

Honeywell travaille également à un avenir vert en matière d’hydrogène grâce à un récent investissement dans Electric Hydrogen , une société qui développe une nouvelle génération de technologies d’électrolyseur à haut débit. Notre collaboration avec Electric Hydrogen améliorera notre compréhension de l’industrie de l’électrolyseur et répondra à ses besoins futurs grâce à des innovations telles que les membranes revêtues de catalyseur.

Pour accélérer la transition vers une économie verte de l’hydrogène, les États-Unis ont récemment adopté la loi sur la réduction de l’inflation de 2022 (Inflation Reduction Act of 2022), qui comprend un ensemble d’incitations visant à soutenir les infrastructures de carburant alternatif, les centres régionaux de production d’hydrogène propre, etc.

Aux côtés des agences gouvernementales du monde entier et d’autres entreprises du secteur privé, nous nous concentrons sur la résolution des défis de la production et du transport d’hydrogène vert sur la voie d’une économie à base d’hydrogène. En savoir plus sur ce que fait Honeywell pour raccourcir notre voie vers l’avenir de l’hydrogène vert.