Le CSIRO lance une nouvelle technologie à base d'hydrogène qui utilise 30 % moins d'énergie éolienne et solaire

Le CSIRO a créé une nouvelle entreprise dotée d'une technologie d'électrolyseur qui nécessite 30 % moins d'énergie éolienne et solaire, un gain significatif dans la course visant à rendre la production d'hydrogène vert aussi efficace et rentable que possible.

Une nouvelle société, appelée Hadean Energy, testera la technologie de pointe à l'aciérie de Port Kembla de BlueScope pour démontrer l'équipement à l'échelle pilote dans un environnement industriel avant de passer aux installations à l'échelle du mégawatt.

Il s’agit de l’une des nombreuses nouvelles technologies de l’hydrogène vert où l’efficacité – notamment en termes de quantité d’électricité utilisée – est essentielle. Hysata, une spin-off de l'Université de Wollongong, a récemment ouvert sa première usine de fabrication à Port Kembla et construit sa première installation de 5 MWh.

Les électrolyseurs qui utilisent de la chaleur industrielle et des électrolytes céramiques solides sont difficiles à mettre à l'échelle, ils se dégradent à haute température et les longs joints sur les bords des formes plates, carrées ou rectangulaires créent de nombreux risques de fuites.

Mais à ce jour, c'est l'une des seules options pour les sites industriels souhaitant utiliser la chaleur résiduelle, qui autrement aurait besoin d'être refroidie de manière coûteuse, ainsi que la vapeur résiduelle, pour produire de l'hydrogène ou des hydrocarbures synthétiques.

Les chercheurs du CSIRO ont passé les sept dernières années à construire une alternative : au lieu de carrés plats, pourquoi ne pas construire des tubes qui n'ont besoin d'être scellés qu'à chaque extrémité ?

Le résultat final, un tube en céramique avec des électrodes à l’intérieur et à l’extérieur, est d’une simplicité trompeuse. Mais les chercheurs, dirigés par le Dr Sarbjit Giddey, responsable de l'hydrogène au CSIRO, ont dû relever une série de défis avant d'arriver à leur premier système de 250 watts (les carrés plats sont faciles à construire, les tubes ne le sont pas).

Le test de sa première unité à l'échelle du kilowatt dans l'aciérie de Port Kembla de Bluescope Steel se poursuivra pendant quatre mois l'année prochaine. En attendant, l’entreprise travaille à étendre le processus de fabrication pour construire une unité à l’échelle du mégawatt.

Dans cinq ans, l'entreprise souhaite construire et vendre des unités de plusieurs mégawatts, explique Dougal Adamson, cadre chez RFC Ambrian.

La technologie d'électrolyse tubulaire d'oxyde solide (SOE) utilise la vapeur provenant de processus industriels pour se diviser en oxygène et en hydrogène, ainsi que la chaleur des processus industriels pour réduire les niveaux d'énergie nécessaires à la séparation des molécules et donc le coût de fabrication de l'hydrogène ou des gaz synthétiques par division. molécules de dioxyde de carbone.

Les électrodes à l’intérieur et à l’extérieur du tube fournissent le pouvoir de diviser les molécules. Le matériau céramique permet aux ions oxygène de s'échapper tout en retenant l'hydrogène.

Ils disent qu'à 800°C, le système consomme 30 % d'électricité en moins, soit environ 40 kilowattheures (kWh) par kilogramme d'hydrogène, qu'un électrolyseur à membrane échangeuse de protons (PEM) ou qu'un système alcalin, qui utilise environ 55 kWh/kg d'hydrogène. hydrogène.

Avec une chaleur de « faible qualité », c'est-à-dire autour de 200-300°C, elle est 20 % plus efficace, explique Adamson.

« En termes de recherche fondamentale, la cellule elle-même développée par le CSIRO est très bonne, la science fondamentale est donc excellente et à la pointe de l'industrie. Ce que Hadean fait, c'est la prochaine étape de l'ingénierie et en faire un produit commercial utilisable pour l'industrie, quelque chose qui est sûr, durable et évolutif », dit-il.

Le nouveau système pourrait être utile pour les deux niveaux de chaleur.

Cela signifie que les entreprises disposant de vapeur surchauffée peuvent éviter l'étape supplémentaire consistant à la faire passer par une turbine pour ensuite alimenter un électrolyseur PEM, explique Adamson.

Et en raison de la chaleur intégrée dans la vapeur, cela signifie qu'une chaleur de mauvaise qualité, qui autrement ne serait pas utile et qui doit être refroidie à l'aide de refroidisseurs, reste efficace grâce à ce système.

Giddey affirme que la technologie permet de réintégrer la chaleur industrielle résiduelle dans les processus industriels, ce qui élimine également les coûts de stockage et de transport et donc l'utilisation de combustibles fossiles dans le processus industriel.

Ce système est confronté à des électrolyseurs céramiques plans carrés, fabriqués par Bloom Energy et Sunfire aux États-Unis.