Actuellement, les technologies de stockage de l'hydrogène les plus courantes comprennent le stockage gazeux à haute pression, le stockage liquide cryogénique et le stockage à l'état solide. Parmi celles-ci, le stockage gazeux à haute pression s'est imposé comme la technologie la plus mature grâce à son faible coût, sa rapidité de ravitaillement en hydrogène, sa faible consommation énergétique et sa structure simple, ce qui en fait la technologie de stockage de l'hydrogène privilégiée.
Quatre types de réservoirs de stockage d'hydrogène :
Outre les nouveaux réservoirs composites de type V sans revêtement interne, quatre types de réservoirs de stockage d'hydrogène sont entrés sur le marché :
1. Réservoirs entièrement métalliques de type I : Ces réservoirs offrent une plus grande capacité à des pressions de service comprises entre 17,5 et 20 MPa, à un coût réduit. Ils sont utilisés en quantités limitées pour les camions et les bus fonctionnant au GNC (gaz naturel comprimé).
2. Réservoirs composites à revêtement métallique de type II : Ces réservoirs associent des revêtements métalliques (généralement en acier) à des matériaux composites enroulés en cercle. Ils offrent une capacité relativement importante à des pressions de service comprises entre 26 et 30 MPa, à un coût modéré. Ils sont largement utilisés pour les véhicules au GNC.
3. Réservoirs tout composites de type III : Ces réservoirs présentent une capacité réduite à des pressions de service comprises entre 30 et 70 MPa, avec des revêtements métalliques (acier/aluminium) et des coûts plus élevés. Ils trouvent des applications dans les véhicules légers à pile à combustible à hydrogène.
4. Réservoirs composites à revêtement plastique de type IV : Ces réservoirs offrent une capacité plus petite à des pressions de service comprises entre 30 et 70 MPa, avec des revêtements constitués de matériaux tels que le polyamide (PA6), le polyéthylène haute densité (PEHD) et les plastiques polyester (PET).
Avantages des réservoirs de stockage d'hydrogène de type IV :
Actuellement, les réservoirs de type IV sont largement utilisés sur les marchés mondiaux, tandis que les réservoirs de type III dominent toujours le marché du stockage commercial de l’hydrogène.
Il est bien connu qu'une pression d'hydrogène supérieure à 30 MPa peut entraîner une fragilisation irréversible par l'hydrogène, entraînant la corrosion du revêtement métallique et des fissures et fractures. Cette situation peut potentiellement entraîner une fuite d'hydrogène et une explosion.
De plus, l'aluminium et la fibre de carbone de la couche d'enroulement présentent une différence de potentiel, ce qui rend le contact direct entre le revêtement en aluminium et l'enroulement en fibre de carbone vulnérable à la corrosion. Pour éviter ce problème, les chercheurs ont ajouté une couche de corrosion par décharge entre le revêtement et la couche d'enroulement. Cependant, cela augmente le poids total des réservoirs de stockage d'hydrogène, ce qui accroît les difficultés logistiques et les coûts.
Transport sécurisé de l'hydrogène : une priorité :
Comparés aux réservoirs de type III, les réservoirs de stockage d'hydrogène de type IV offrent des avantages significatifs en termes de sécurité. Premièrement, ils utilisent des revêtements non métalliques composés de matériaux composites tels que le polyamide (PA6), le polyéthylène haute densité (PEHD) et le polyester (PET). Le polyamide (PA6) offre une excellente résistance à la traction, aux chocs et une température de fusion élevée (jusqu'à 220 °C). Le polyéthylène haute densité (PEHD) présente une excellente résistance à la chaleur, aux fissures sous contrainte, à la ténacité et aux chocs. Grâce au renforcement de ces matériaux composites plastiques, les réservoirs de type IV présentent une résistance supérieure à la fragilisation par l'hydrogène et à la corrosion, ce qui se traduit par une durée de vie prolongée et une sécurité accrue. Deuxièmement, la légèreté des matériaux composites plastiques réduit le poids des réservoirs, ce qui se traduit par une réduction des coûts logistiques.
Conclusion:
L'intégration de matériaux composites dans les réservoirs de stockage d'hydrogène de type IV représente une avancée significative en termes de sécurité et de performances. L'adoption de revêtements non métalliques, tels que le polyamide (PA6), le polyéthylène haute densité (PEHD) et le polyester (PET), offre une meilleure résistance à la fragilisation par l'hydrogène et à la corrosion. De plus, la légèreté de ces matériaux composites plastiques contribue à réduire le poids et les coûts logistiques. Alors que les réservoirs de type IV se généralisent sur les marchés et que les réservoirs de type III restent dominants, le développement continu des technologies de stockage de l'hydrogène est crucial pour exploiter pleinement le potentiel de l'hydrogène comme source d'énergie propre.
Date de publication : 17 novembre 2023