Stockage de l'hydrogène humide économiquement viable – STHYME

Dans le cas d’une production massive d’hydrogène par électrolyse à partir d’énergies renouvelables, le stockage tampon de cet hydrogène nécessite de sécher le gaz au préalable :
- dans le cas de réservoirs à enveloppe métallique, pour éviter la corrosion,
- pour un stockage H2 sous forme d’hydrures métalliques, car il nécessite un hydrogène très sec.
Cependant, pour l’alimentation d’une pile PEM, il n’est pas nécessaire de sécher l’hydrogène. Plus encore, pour une combustion de l’hydrogène dans une turbine à gaz, une solution privilégiée pour réduire les émissions de NOx consiste à humidifier l’hydrogène.
Cette opération de séchage est coûteuse en énergie et en investissement. En permettant de dimensionner le séchage au bon niveau, voire en le supprimant, le projet STHYME vise à améliorer sensiblement le rendement énergétique d’une chaine hydrogène couplée aux énergies renouvelables et de réduire son coût.
Cependant, cette simplification n’est pas aisée quelque soit le mode de stockage envisagé, car:
(a) les enveloppes métalliques utilisées pour le stockage et la distribution de l’hydrogène sous pression sont des aciers faiblement alliés sensibles à la corrosion aqueuse et à la fragilisation par l'hydrogène, et les interactions entre ces deux types de dégradation sont peu connues
(b) si on envisage un stockage solide sous forme d’hydrures métalliques, l’humidité du gaz accélère le vieillissement de ces hydrures, très sensibles à l’hydrolyse,
(c) si on cherche à stocker directement de l’hydrogène humide dans des réservoirs avec liners polymères internes, comme ceux utilisés dans le cas de stockage haute pression, le comportement de ces liners vis-à-vis de l’hydrolyse et du vieillissement est mal connus.

Le projet STHYME relève le défi de simplifier le séchage du gaz pour trois voies de stockage :
- pour le stockage pression en réservoir aciers, en étudiant l’impact de l’humidité sur la corrosion et la fragilisation par l'hydrogène des aciers utilisés, ce qui permettra d’adapter le séchage au bon niveau et donc de réduire son coût énergétique et économique,
- pour le stockage sous forme de galettes d’hydrures MgH2, en analysant le comportement de l’hydrure vis-à-vis de l’humidité, en développant des solutions innovantes réversibles adaptées au stockage hydrures, permettant de sécher le gaz en entrée au bon niveau et de le ré-humidifier en sortie, cela à moindre coût énergétique,
- en développant une solution économiquement compétitive de stockage directe de l’hydrogène humide, si possible à la pression de sortie de l’électrolyseur, grâce à l’utilisation d’un liner interne polymère.
Pour mener à bien ce projet, nous nous appuyons sur un partenariat fort de compétences en systèmes électrolyse et pile PEM, corrosion et fragilisation d’acier par l'hydrogène, polymères et système de stockage hydrures.
Il permettra de développer un séchage innovant couplé au système de stockage hydrure. On étudiera l’influence de l’humidité dans l’hydrogène sur la corrosion et la fragilisation des aciers de pipe. On mettra en œuvre des solutions bas coût de stockage avec liner polymère interne.
En parallèle on s’appuiera sur une analyse technico-économique afin d’orienter les choix vers des solutions assurant un gain économique et/ou énergétique au niveau système.
Une fois les technologies développées, on réalisera pour chaque voie étudiée, un petit démonstrateur de couplage entre un électrolyseur PEM, une solution de séchage et son système de stockage adapté. Les essais réalisés sur ces démonstrateurs permettront d’évaluer l’impact sur la durée de vie et le vieillissement du stockage et de mieux quantifier les gains obtenus.