Catégorie : piles à combustible
Shell et Kawasaki Heavy vont coopérer dans le transport d’hydrogène liquide
Kawasaki Heavy veut travailler avec Shell pour assurer le transport par mer d’hydrogène liquide d’Australie vers le Japon. Ce nouveau combustible, stratégique pour le Japon et ses piles à combustible fixes ou embarquées sur un véhicule, serait produit en Australie, à partir de lignite abondant et peu coûteux ce qui permettrait d’obtenir un gaz dont le coût au kWh serait 20% plus cher que celui du gaz naturel actuel, mais moins onéreux que celui du pétrole ou des produits pétroliers importés.
Dans le bilan de la réaction, invoquée ici
C + 2H2O ——-> CO2 + 2H2
c’est l’Australie qui gardera le CO2 et c’est le Japon qui, vertueux, utilisera le seul hydrogène (660 mille tonnes importées sont programmées pour 2030…et 11 fois plus, en masse, de CO2 resteront sur place).
Espérons que, dans ce partage inéquitable, l’Australie fera le nécessaire pour valoriser le CO2 produit, mais l’histoire ne le dit pas.
Les fables écologiques, destinées aux enfants, sont souvent très pudibondes.
ACCEDER à cette nouvelle du NIKKEI.
Emissions indirectes de CO2 d’une voiture électrique alimentée par une Pile à Combustible à l’Hydrogéne
Les voitures électriques alimentées, via une batterie électrique de tension élevée (plusieurs centaines de Volts) et un convertisseur de tension, par une Pile à Combustible embarquée (PAC) basse tension fonctionnant sur la production d’eau à partir de l’oxydation de l’hydrogène comprimé et de la réduction de l’oxygène de l’air vont faire leur apparition nous annoncent certains constructeurs d’automobiles Japonais, Coréens ou Allemands. Ces développements de pointe vont être handicapés par le prix du véhicule sophistiqué (certains parlent de cent mille dollars la bête ou plus) et surtout par la mise en place lente et onéreuse sur le territoire d’un réseau de stations distribuant l’hydrogène.
Ces véhicules de haut de gamme, onéreux ne vont pas immédiatement envahir le marché et vont être au départ chichement réservés à une clientèle institutionnelle bobo qui disposera des moyens financiers collectifs pour afficher devant le peuple ébahi sa foi et son militantisme écologiques. Bien sûr ce caractère confidentiel de ces nouveaux produits a immédiatement mobilisé nos élus et mis en transe leur phobie carbonique, ce qui les conduira dans leur manie régulatrice, à probablement n’accepter que de l’Hydrogène garanti sans carbone, produit chèrement par électrolyse, à partir de courant éolien, nom d’un chien.
Il me semble urgent de calmer les angoisses de nos élus devant cet enfer climatique annoncé, qui les poussent à croire que la France qui n’émet pourtant que 1,1 % des effluves de CO2 mondiales (370 millons de tonnes en 2012 pour un total mondial de 34,5 milliards de tonnes selon le PBL néerlandais), va enflammer la planète et qui les persuadent que rien n’est trop cher pour en réduire l’impact dévastateur. Comme si notre pauvre pays, peu industrieux, avait les moyens de s’offrir ce genre de fantaisies (ou foutaises, au choix) décarbonées.
Dans le cadre de cette mission urgente , j’ai essayé d’estimer un ordre de grandeur des quantités de CO2 qui seraient produites lors d’une opération de réforming catalytique de gaz naturel, en vue de la production d’hydrogène en quantité nécessaire pour alimenter un véhicule électrique à PAC pendant un an.
Le réforming catalytique:
C’est une opération de pétrochimie de routine, parfaitement maîtrisée qui permet à partir de produits hydrocarbonés gazeux ou liquides de produire de l’hydrogène, largement utilisé dans les opérations de raffinage (valorisation, désulfurisation) et de production d’engrais azotés comme l’urée ou le nitrate d’ammonium.
L’équation chimique classique (FIG., équation 1) synthétise deux réactions chimiques successives qui permettent d’obtenir 4 moles d’Hydrogène pour une mole de CO2.
Cette réaction étant endothermique, il est nécessaire d’apporter de l’énergie par la combustion partielle du gaz (FIG. équation 2) qui conduit industriellement à un bilan proche de l’équation 4 qui produit une mole de CO2 pour 3 moles d’hydrogène produites.
La PAC:
J’ai réalisé un calcul à partir d’une PAC, évacuant de la vapeur d’eau qui permettrait de délivrer 16 kW d’électricité, sous une tension unitaire de cellule de 0,9V, avec un rendement électrique proche de 72%. Cette puissance permet de faire rouler le véhicule routier à grande autonomie, à cent km à l’heure. J’exclus toute utilisation urbaine intempestive réservée aux véhicules électriques urbains classiques.
Ce calcul est résumé dans le Tableau ci-après (les valeurs surlignées concernent les paramètres indépendants que j’ai choisis) :
Avec ces hypothèses et pour un trajet annuel de 14000 kilomètres, il est possible d’estimer la consommation d’hydrogène annuelle à 93 kilogrammes et les émissions de CO2 par reforming aux environs de 700 kilogrammes par an et par véhicule. Ceci correspond aux émissions d’un véhicule émettant 50 grammes de CO2 au kilomètre, ce n’est pas si mal..
700 tonnes de CO2, indirectement émis annuellement pour 1000 véhicules électriques à PAC, il reste encore un long chemin à parcourir pour atteindre les émissions de CO2 chinoises.
Mesdames et Messieurs les parlementaires hâtez-vous lentement avant de légiférer et de subventionner l’électrolyse de l’eau et de nombreuses éoliennes inutiles qui auraient en charge d’alimenter ces électrolyseurs « écologiques ». Il reste encore pas mal de gaz sous-terre, et peut-être même dans notre sous-sol inexploré, pour produire économiquement et efficacement de l’hydrogène.
Soyez persuadés d’une vérité scientifique simple: même si vous arriviez à conduire la France vers des émissions anthropiques de CO2 quasi nulles, l’effet de cette prouesse spectaculaire ne réduirait pas d’un dixième de degré la température de l’air à Tombouctou ou à Palavas.
Demandez gentiment aux trois ou quatre grands émetteurs de CO2 dans le monde de se réunir simplement entre eux et de se concerter loin des kermesses climatiques pour tenter de limiter le flux annuel des émissions mondiales de ce gaz à 40 milliards de tonnes. Ceci serait beaucoup plus efficace que les grand-messes sur le climat ou chacun y va de sa promesse de faux-cul, persuadé que, comme les autres, il ne la tiendra pas.
Voir le papier précédent sur le sujet.
Le 25 Janvier 2014
Toshiba annonce une Pile à Combustible domestique améliorée
Le marché japonais des PAC domestiques connaît une embellie avec la cruelle pénurie de puissance électrique disponible dans ce pays. Toshiba avec des prévisions de ventes initiales autour de 5000 unités en année fiscale 2011, annonce en avoir déjà installé 6500 à fin Novembre (en 8 mois) et prévoit de vendre 15 000 unités en année fiscale 2012 pour un prix unitaire catalogue de 2,6 millions de Yens (> 25 000 euros).La version 2012 va être améliorée et profiter d'une garantie de 10 ans pour un système fonctionnant 80 mille heures soit deux fois plus que le modèle précédent. Pour réduire le prix, le nombre de cellules va être réduit et la teneur en platine par cellule réduite de 20%.
Malgré toutes ces améliorations le rendement électrique de l'ensemble est annoncé à 38,5% ce qui correspond à une tension de cellule de 0,57 Volt. Par contre cet outil complexe est un bon chauffe-eau au gaz avec un rendement de 55,5%.
Toshiba annonce que ses équipes travaillent activement pour, en option, faire de cet appareil une source de sécurité de courant autonome (sans batterie trop onéreuse) qui prendra le relai en cas de coupure de l'alimentation par le réseau électrique. Cette amélioration est déterminante pour le succès de cette version dans l'environnement électrique incertain japonais actuel.
LIRE un papier du Nikkei sur ce sujet.
Le 23 Décembre 2011
Panasonic annonce la deuxième génération de sa pile à combustible domestique Ene-Farm
Panasonic et Tokyo Gas ont ensemble développé depuis 1999 puis commercialisé à partir de 2009 un système de co-génération reposant sur une pile à combustible. Cet équipement intégré, appelé Ene-Farm ("ferme énergétique"), alimenté au gaz naturel, repose sur la production par reforming et la purification d'hydrogène alimentant une pile à combustible qui fournit à la fois de l'électricité et de l'eau chaude. L'ensemble fournit l'eau chaude au foyer et, après conversion, fournit en parallèle avec le réseau local de l'électricité domestique. Après avoir vendu 5000 exemplaires de cet ensemble, Panasonic annonce une nouvelle génération de cet équipement plus compacte, moins onéreuse, à durée de vie améliorée (10 ans) et à rendement électrique amélioré. L'ensemble est proposé à 2,76 millions de yens (24 500 euros) pose non comprise. On est encore dans l'écologie haut de gamme mettant en œuvre des équipements d'une très grande complexité. Malgré tout, Panasonic se prépare à pouvoir en produire plus de 6000 exemplaires par an.Pour porter un jugement à peu près pertinent sur ce type d'équipement il faut savoir qu'une pile à combustible initialement conçue pour fournir de l'électricité est majoritairement une source de chaleur en raison de son médiocre rendement. Le lecteur se reportera à un excellent article paru sur ce Blog pour en comprendre les raisons thermodynamiques et électrochimiques. Il en résulte que ce genre de PAC est d'abord une machine à fournir de l'eau chaude très appréciée pour les bains japonais collectifs. Si cette eau chaude n'est pas utilisée le système s'interrompt et l'électricité du foyer est fournie par le réseau.
LIRE le communiqué de Panasonic et les détails des caractéristiques de l'ensemble.
Le 28 Février 2011
Un brevet intéressant sur la boucle hydrure d’Aluminium AlH3 (Alane)/ Aluminium
Que ce soit pour apporter de l'hydrogène à une pile à combustible ou mieux pour constituer le produit réducteur régénérable d'une pile à circulation en solvant organique, une des voies prometteuses des batteries du futur, le couple Al/AlH3 constitue un candidat intéressant. Dans un système électrochimique à définir sur une électrode l'hydrure d'Aluminium est oxydé en Aluminium, sur l'autre polarité de l'oxygène par exemple est réduit ces deux réactions électrochimiques libèrent une énergie considérable qui va permettre de propulser un véhicule électrique. La recharge de l'ensemble consistera à vidanger la solution usagée contenant l'Aluminium en suspension et à la remplacer par une solution neuve contenant de l'hydrure. Il reste alors dans une unité de traitement d'isoler l'Aluminium en poudre et de le transformer en hydrure. C'est sur cette phase du processus que Ragaiy Zidan vient de déposer un intéressant brevet à la suite des travaux de l'inventeur et de son équipe au sein du Savannah River Research Laboratory du DOE américain.
L'hydrure d'aluminium est obtenu par oxydation électrochimique du NaAlH4 (hydrure d'aluminium sodium) en solution dans le THF. L'oxydation de l'anion AlH4– sur une anode d'aluminium conduit à l'hydrure, alors que la réduction du Na+ sur une cathode de Palladium hydrogéné conduit à l'hydrure de sodium NaH (FIG.). Après utilisation de l'alane AlH3 et récupération de l'Aluminium, le NaH sera utilisé pour synthétiser à nouveau du NaAlH4 en présence d'hydrogène et d'un catalyseur à base de Titane.
NaH + Al +3/2 H2 ——-Ti ——> NaAlH4
Est ainsi défini un procédé en boucle pour obtenir l'AlH3 à partir de l'Aluminium, via l'intermédiaire de l'hydrure d'aluminium sodium.
LIRE le brevet de Zidan
Le 7 Juillet 2009
Toyota lance la FCHV-adv à pile à combustible, 830 km d’autonomie avec un plein d’Hydrogène
Il vous en coûtera un peu plus de 5200 euros (840 mille Yens) par mois pendant trente mois (157 mille euros au total TTC) pour vous offrir la dernière voiture de Toyota à pile à combustible, mais il vous faudra pour l’instant vivre au Japon et apprendre à rouler à gauche. Chef d’oeuvre technologique qui a du demander des millions d’heures de R&D de la part des équipes de Toyota et de leurs sous-traitants. Mais voila, pour en faire un véhicule pour tout le monde il faudrait réduire le coût par dix, savoir produire de l’hydrogène avec une énergie renouvelable à un prix décent et installer un réseau de distribution d’hydrogène sur tout le territoire concerné. La bouteille d’hydrogène comprimé de secours dans le coffre serait offerte avec le véhicule.Bien des décennies s’écouleront entre cet évènement et l’application de série. Mais après le lancement de la FCX Clarity de Honda (LIRE), Toyota ne pouvait pas ne pas proposer une voiture à pile à combustible. C’est le budget communication qui doit payer.
Le 29 Août 2008.
Nouvelles énergétiques de la semaine du 27 Mai 2008
Photovoltaïque: Sharp vient de prendre le contrôle effectif du nouveau concepteur de batteries japonais Eliiy. Sharp croit au développement de murs et de verrières éclairant constitués de cellules photovoltaïques transparentes. En l’absence de lumière c’est une batterie qui doit prendre le relais pour assurer l’éclairage. Sharp vient de prendre le contrôle de cette start up japonaise Eliiy qui se lance dans la conception et la réalisation de batteries au Lithium. L’objectif de Sharp est de pouvoir offrir un système complet, clé en main, qui assurera l’éclairage et la décoration de locaux publics ou privés. (Voir les produits Sharp, voir le papier sur Sharp-Eliiy). On apprend d’autre part que le coréen Hyundai Heavy Industries va porter la capacité de production de cellules photovoltaïques de son usine de Motonobu, de 30 MWc à 60 MWc et va d’autre part construire une nouvelle usine de 270 MWc de capacité. Cette croissance sera accompagnée d’investissements pour produire annuellement, avec son allié KCC, jusqu’à 2500 tonnes de Silicium polycristallin.Tous les fabricants de panneaux photovoltaïques du monde investissent massivement, les prix ne tarderont pas à baisser dès que ces nouveaux projets se traduiront en productions supplémentaires. Alors seuls les meilleurs survivront.
Moteurs économiques pour navires de commerce: le finlandais Wartsila et le japonais Mitsubisi Heavy viennent de décider de lancer en commun l’étude d’un futur moteur diesel de cylindrée de moins de 450mm d’alésage, pour des navires de type vraquiers, tankers et autres navires marchands de taille moyenne. Il est certain que la consommation en carburant de ces futurs moteurs sera optimisée. Les deux groupes ont déjà coopéré avec succès sur des développements en commun.
Aviation civile: d’après le Times les pétroliers ne font plus crédit aux compagnies aériennes. Elles doivent payer leur kérosène cash, au moment du remplissage des avions. Mauvaise nouvelle pour les finances des plus affaiblies d’entre elles.
Expansion des pétrolières chinoises: d’après le South China Morning Post le troisième pétrolier chinois CNOOC aurait des vues sur le canadien Talisman qui est le troisième exportateur de pétrole canadien. D’autre part le géant PetroChina serait attiré par l’australien Santos qui pèse 20 mrds$ et par les actifs Sud américains de Repsol qui pourrait en réclamer 10 mrds$. Les Chinois veulent à tout prix se constituer des réserves de pétrole.
L’Alaska étudie la possibilité de synthétiser des carburants: la Fairbanks Economic Development Corp. vient de signer un contrat de avec le groupe d’ingénierie américain Hatch pour étudier la possibilité d’installer une unité de synthèse de produits pétroliers à partir du charbon de la région. Une usine de 20000 barils par jour de capacité nécessiterait un investissement estimé à 1,4 mrds$. La capture du CO2 sera étudiée. Un autre projet plus important (80 000 barils/jour) est également en cours d’étude dans la région d’Anchorage ou là le CO2 pourrait être capturé et réinjecté pour améliorer les productions d’un gisement pétrolier local en cours d’exploitation.
Uranium: l’australien Quasar Resources va former un joint venture avec Kansaï Electric Power et d’autres électriciens japonais pour rechercher de l’Uranium le Gawler Craton situé dans le Sud de l’Australie. Cette prospection par forage pourrait se dérouler sur une période de quatre ans.
Le 27 Mai 2008.
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SONY dévoile un système pile à combustible/batterie miniaturisé
Sony vient de présenter à Atlanta au cours d’un meeting sur les Small Fuel Cells son dernier sytème de 30mm X 50mm environ constitué d’une pile à combustible, d’une batterie de type lithium-Ion de type polymère et d’un circuit de régulation. La PAC est du type Méthanol direct. Une réserve de méthanol et une pompe, non illustrées ici, doivent alimenter le système. Sony espère pouvoir commercialiser rapidement cet ensemble qui devrait pouvoir délivrer une puissance de 3 Watts en pointe.
Rappelons que le Méthanol est un liquide toxique et inflammable. Ces propriétés limiteront de toute évidence le champ d’application de ce type de gadget.
Le 2 Mai 2008
Panasonic annonce avoir mis au point une PAC pour applications domestiques
Le japonais Matsushita Electric industries annonce avoir mis au point un système complet de fourniture d’électricité et de chaleur (cogénération) articulé autour d’un pile à combustible d’un kW de puissance nominale. Ce système reposant sur une pile à combustible à électrolyte polymère (PEFC) aurait une durée de vie estimée à 10 ans (4000 arrêts-démarrage et 40 000 heures de fonctionnement) Le rendement électrique du système atteindrait jusqu’à 39%. Le produit devrait être commercialisé dès 2010 avec des volumes atteignant 3000 à 5000 exemplaires. Le point clé du succès de la commercialisation repose sur les réductions de coûts. Le coût prévu en 2010 devrait être autour de 1,2 millions de Yens (12000 $) il devrait être deux fois moindre en 2015.Ces systèmes alimentés au gaz naturel sont d’une grande complexité car ils intègrent la production et la purification de l’hydrogène nécessaire au fonctionnement de la PAC. La quantité de chaleur générée étant très importante, c’est elle qui détermine la puissance à installer dans un foyer. Il faut donc faire appel au courant électrique du réseau pour assurer les pointes de demande. Le prix de revient élevé est souvent dissuasif. Pour 2008 le METI (ministère de l’économie japonais) subventionne chaque appareil à hauteur de 2,2 millions de Yens. Les industriels Japonais ont investi depuis des décennies des sommes considérables dans ces technologies. Mais n’oublions jamais qu’ils travaillent pour 2050, date à laquelle ils auront réduit de moitié leurs émissions de CO2.
Le 16 Avril 2008
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