comment ça marche?
Comme Les piles à combustible, les électrolyseurs sont constitués d’une anode et d’une cathode séparées par un électrolyte. Différents électrolyseurs fonctionnent de manière légèrement différente, principalement en raison du type différent de matériau électrolytique impliqué.
Electrolyseurs à Membrane à électrolyte polymère
Dans un électrolyseur à membrane à électrolyte polymère (PEM), l’électrolyte est une matière plastique de spécialité solide.
- l’eau réagit à l’anode pour former de l’oxygène et des ions hydrogène chargés positivement (protons).,
- Les électrons circulent à travers un circuit externe et les ions hydrogène se déplacent sélectivement à travers le PEM vers la cathode.
- À la cathode, les ions d’hydrogène se combinent avec les électrons du circuit externe pour former de l’hydrogène. Réaction anodique: 2H2O → O2 + 4h + + 4e – réaction cathodique: 4h + + 4e- → 2H2
électrolyseurs alcalins
les électrolyseurs alcalins fonctionnent par transport d’ions hydroxyde (OH-) à travers l’électrolyte de la cathode à l’anode avec de l’hydrogène généré du côté de la cathode., Les électrolyseurs utilisant une solution alcaline liquide d’hydroxyde de sodium ou de potassium comme électrolyte sont disponibles dans le commerce depuis de nombreuses années. Les nouvelles approches utilisant des membranes d’échange alcalines solides comme électrolyte sont prometteuses à l’échelle du laboratoire.
électrolyseurs à oxyde solide
les électrolyseurs à oxyde solide, qui utilisent un matériau céramique solide comme électrolyte qui conduit sélectivement des ions oxygène chargés négativement (O2-) à des températures élevées, génèrent de l’hydrogène d’une manière légèrement différente.,
- L’eau de la cathode se combine avec les électrons du circuit externe pour former de l’hydrogène gazeux et des ions oxygène chargés négativement.
- Les ions oxygène traversent la membrane céramique solide et réagissent à l’anode pour former de l’oxygène gazeux et générer des électrons pour le circuit externe.
les électrolyseurs à oxyde solide doivent fonctionner à des températures suffisamment élevées pour que les membranes à oxyde solide fonctionnent correctement (environ 700°-800°C, par rapport aux électrolyseurs PEM, qui fonctionnent à 70°-90°C, et aux électrolyseurs alcalins commerciaux, qui fonctionnent à 100°-150°C)., Les électrolyseurs à oxyde solide peuvent utiliser efficacement la chaleur disponible à ces températures élevées (provenant de diverses sources, y compris l’énergie nucléaire) pour diminuer la quantité d’énergie électrique nécessaire pour produire de l’hydrogène à partir de l’eau.
pourquoi cette voie est-elle envisagée?
L’hydrogène produit par électrolyse peut se traduire par zéro émission de gaz à effet de serre, selon la source d’électricité utilisée., La source de l’électricité requise—y compris son coût et son efficacité, ainsi que les émissions résultant de la production d’électricité—doit être prise en compte lors de l’évaluation des avantages et de la viabilité économique de la production d’hydrogène par électrolyse. Dans de nombreuses régions du pays, le réseau électrique actuel n’est pas idéal pour fournir l’électricité nécessaire à l’électrolyse en raison des gaz à effet de serre libérés et de la quantité de carburant requise en raison de la faible efficacité du processus de production d’électricité., La production d’hydrogène par électrolyse est poursuivie pour des options d’énergie renouvelable (éolienne) et nucléaire. Ces voies se traduisent par des émissions de gaz à effet de serre et de polluants critères pratiquement nulles.
potentiel de synergie avec la production d’énergie renouvelable
La production D’hydrogène par électrolyse peut offrir des possibilités de synergie avec la production d’énergie variable, ce qui est caractéristique de certaines technologies d’énergie renouvelable. Par exemple, si le coût de l’énergie éolienne a continué à baisser, la variabilité inhérente de vent est un obstacle à l’utilisation efficace de l’énergie éolienne., La production d & apos; hydrogène et d & apos; électricité pourrait être intégrée dans un parc éolien, ce qui permettrait d & apos; adapter la production au mieux la disponibilité des ressources aux besoins opérationnels du système et aux facteurs du marché. En outre, en période de production excédentaire d’électricité à partir de parcs éoliens, au lieu de réduire l’électricité comme cela est couramment fait, il est possible d’utiliser cet excès d’électricité pour produire de l’hydrogène par électrolyse.
Il est important de noter…,
- L’électricité du réseau actuel n’est pas la source d’électricité idéale pour l’électrolyse, car la majeure partie de l’électricité est produite à l’aide de technologies qui génèrent des émissions de gaz à effet de serre et consomment beaucoup d’énergie. La production d’électricité à l’aide de technologies d’énergie renouvelable ou nucléaire, soit séparée du réseau, soit en tant que partie croissante du mélange du réseau, est une option possible pour surmonter ces limites pour la production d’hydrogène par électrolyse.
- Les etats-UNIS, Le ministère de l’énergie et d’autres poursuivent leurs efforts pour réduire le coût de la production d’électricité d’origine renouvelable et développer une production d’électricité à base de charbon plus efficace avec capture, utilisation et stockage du carbone. La production d’électricité éolienne, par exemple, augmente rapidement aux États-Unis et dans le monde.
la recherche vise à surmonter les défis
- réduire le coût en capital de l’unité électrolyseuse et l’équilibre du système, et améliorer l’efficacité énergétique pour convertir l’électricité en hydrogène.,
- Intégration de compression dans l’électrolyseur pour éviter le coût d’un autre compresseur d’hydrogène nécessaire pour augmenter la pression pour le stockage de l’hydrogène.
