Actuellement, les technologies de stockage d’hydrogène les plus courantes comprennent le stockage gazeux à haute pression, le stockage de liquides cryogéniques et le stockage à l’état solide. Parmi celles-ci, le stockage gazeux à haute pression est apparu comme la technologie la plus mature en raison de son faible coût, de son ravitaillement rapide en hydrogène, de sa faible consommation d'énergie et de sa structure simple, ce qui en fait la technologie de stockage d'hydrogène préférée.
Quatre types de réservoirs de stockage d’hydrogène :
Outre les nouveaux réservoirs entièrement 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 allant de 17,5 à 20 MPa, à des coûts inférieurs. Ils sont utilisés en quantités limitées pour les camions et les bus au GNC (gaz naturel comprimé).
2. Réservoirs composites à revêtement métallique de type II : Ces réservoirs combinent des revêtements métalliques (généralement en acier) avec des matériaux composites enroulés dans le sens du cerceau. Ils offrent une capacité relativement importante à des pressions de service comprises entre 26 et 30 MPa, avec des coûts modérés. Ils sont largement utilisés pour les applications de véhicules GNC.
3. Réservoirs entièrement composites de type III : ces réservoirs présentent une capacité plus petite 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 hydrogène.
4. Réservoirs composites à revêtement plastique de type IV : ces réservoirs offrent une plus petite capacité à des pressions de service comprises entre 30 et 70 MPa, avec des revêtements fabriqués à partir de matériaux tels que le polyamide (PA6), le polyéthylène haute densité (HDPE) 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 d'hydrogène.
Il est bien connu que lorsque la pression de l'hydrogène dépasse 30 MPa, une fragilisation irréversible par l'hydrogène peut se produire, entraînant une corrosion du revêtement métallique et entraînant des fissures et des fractures. Cette situation peut potentiellement conduire à une fuite d’hydrogène et à une explosion ultérieure.
De plus, l'aluminium métallique et la fibre de carbone dans 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 sensible à la corrosion. Pour éviter cela, 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 ajoute aux difficultés et aux coûts logistiques.
Sécuriser le transport de l’hydrogène : une priorité :
Par rapport aux réservoirs de type III, les réservoirs de stockage d’hydrogène de type IV offrent des avantages significatifs en termes de sécurité. Premièrement, les réservoirs de type IV utilisent des revêtements non métalliques composés de matériaux composites tels que le polyamide (PA6), le polyéthylène haute densité (HDPE) et les plastiques polyester (PET). Le polyamide (PA6) offre une excellente résistance à la traction, une résistance aux chocs et une température de fusion élevée (jusqu'à 220 ℃). Le polyéthylène haute densité (HDPE) présente une excellente résistance à la chaleur, aux fissures dues aux contraintes environnementales, à la ténacité et à la résistance aux chocs. Grâce au renforcement de ces matériaux composites plastiques, les réservoirs de type IV démontrent 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 améliorée. Deuxièmement, la légèreté des matériaux composites plastiques réduit le poids des réservoirs, ce qui entraîne une baisse des coûts logistiques.
Conclusion:
L'intégration de matériaux composites dans les réservoirs de stockage d'hydrogène de type IV représente une avancée significative en matière d'amélioration de la sécurité et des performances. L'adoption de revêtements non métalliques, tels que le polyamide (PA6), le polyéthylène haute densité (HDPE) et les plastiques polyester (PET), offre une résistance améliorée à la fragilisation par l'hydrogène et à la corrosion. De plus, les caractéristiques de légèreté de ces matériaux composites plastiques contribuent à réduire le poids et les coûts logistiques. Alors que les réservoirs de type IV sont de plus en plus utilisés 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 tout le potentiel de l'hydrogène en tant que source d'énergie propre.
Heure de publication : 17 novembre 2023