Cette technologie néo-zélandaise contribuera-t-elle à créer le climat

Partagez cet article

Rappel, il s'agit d'unPrimearticle et nécessite un abonnement pour le lire.

L'hydrogène vert est devenu un objectif croissant de la "transition juste" de la Nouvelle-Zélande loin du pétrole et du gaz, car il peut être créé de manière durable, en utilisant des énergies renouvelables ou de la biomasse. Photo / 123rf

Il a été présenté comme un moyen respectueux du climat de produire de l'électricité, d'alimenter des moteurs et de fabriquer des engrais - et maintenant, une nouvelle entreprise dérivée de Kiwi apporte sa technologie d'hydrogène vert au monde.

La source d'énergie propre est devenue un objectif croissant de la "transition juste" de la Nouvelle-Zélande loin du pétrole et du gaz, car elle peut être créée de manière durable, en utilisant des énergies renouvelables ou de la biomasse.

Alors que l'hydrogène est produit dans le monde entier, il s'agit presque entièrement d'hydrogène "brun", c'est-à-dire fabriqué à partir de charbon et de gaz naturel, qui est la source de centaines de millions de tonnes d'émissions de CO₂ chaque année.

Mais l'hydrogène vert peut être fabriqué en utilisant l'électrolyse à partir de sources d'énergie renouvelables, laissant une faible empreinte carbone.

Cependant, cette promesse s'accompagne de problèmes, à savoir des problèmes de chaîne d'approvisionnement, des coûts croissants et des pénuries de minéraux bruts qui entravent son accessibilité et sa disponibilité.

Ce sont des défis que la première start-up néo-zélandaise de technologie profonde de l'hydrogène – et la première entreprise dérivée de GNS Science appartenant à la Couronne – visait à relever.

Sheena Thomas, responsable des partenariats commerciaux et commerciaux de GNS, a déclaré que, selon l'Agence internationale de l'énergie (AIE), la demande d'hydrogène vert devrait presque doubler pour atteindre 180 mégatonnes (Mt) d'ici 2030.

"À l'heure actuelle, près de 100 millions de tonnes d'hydrogène sont utilisées chaque année à partir de combustibles fossiles, c'est donc un problème urgent à résoudre."

Au cœur de la nouvelle société, baptisée Bspkl et soutenue par l'incubateur WNT Ventures, se trouvait une technologie développée localement qui permettait de produire suffisamment d'électrolyseurs pour répondre à la demande.

"Cela ouvre d'énormes possibilités pour décarboniser des industries clés comme l'aviation, le transport maritime et l'acier qui sont extrêmement difficiles à électrifier."

Alors, comment la nouvelle technologie a-t-elle fonctionné ?

Le directeur technique de Bspkl, le Dr Jérôme Leveneur, a expliqué que la quasi-totalité de l'hydrogène mondial était produite par un processus appelé craquage du méthane, lui-même responsable d'environ 2 % des émissions mondiales de carbone.

"L'hydrogène joue un rôle très important dans le soutien de notre vie quotidienne, mais nous devons trouver un moyen de le rendre propre et durable", a déclaré Leveneur, un scientifique des matériaux de faisceaux d'ions GNS.

En utilisant l'électrolyse, l'hydrogène pourrait être fabriqué à partir d'eau en utilisant de l'électricité - et le processus pourrait être entièrement renouvelable lorsqu'il est connecté à des sources d'énergie telles que l'énergie solaire, éolienne et géothermique.

Nous pourrions penser aux électrolyseurs eux-mêmes comme un oignon, avec de nombreuses couches de pièces empilées.

Une approche bien établie appelée électrolyse à membrane échangeuse de protons (PEM) s'appuyait sur une membrane, une anode et une cathode.

"A l'anode, les molécules d'eau sont divisées en ions hydrogène chargés positivement et les atomes d'oxygène sont recombinés en une molécule O₂, l'oxygène que nous respirons", a déclaré Leveneur.

"Les ions hydrogène traversent la membrane et se combinent avec les électrons à la cathode, formant de l'hydrogène gazeux."

Alors que les électrolyseurs PEM étaient largement reconnus comme le moyen le plus efficace de fabriquer de l'hydrogène durable, leur dépendance à l'égard d'éléments rares et finis restait un gros inconvénient pour la mise à l'échelle de la technologie.

Pour aider à surmonter cet obstacle, Bspkl a proposé une innovation inventée par Leveneur - un type amélioré de composant essentiel aux électrolyseurs PEM appelé membrane revêtue de catalyseur (CCM).

"Une membrane est recouverte des deux côtés d'une fine couche de particules de catalyseur, généralement du platine et de l'iridium", a-t-il expliqué.

"Les particules de catalyseur doivent être uniformément dispersées et liées à la surface de la membrane échangeuse de protons, ce qui permet des réactions électrochimiques efficaces et rapides.

"Sans catalyseur, l'électrolyseur aurait besoin de beaucoup plus d'électricité pour produire de l'hydrogène."

Et pour produire du CCM pour les électrolyseurs, a-t-il dit, beaucoup de matériaux catalyseurs comme le platine et l'iridium étaient nécessaires.

"Alors que le platine est cher, le problème avec les électrolyseurs PEM réside dans l'iridium", a-t-il déclaré.

"L'iridium n'est pas facilement disponible car il est produit comme sous-produit du raffinage d'autres métaux."

La première entreprise dérivée de GNS - Bspkl - est lancée aujourd'hui ! C'est une étape passionnante vers un avenir sans carbone, alimenté de manière significative par l'hydrogène vert 💚🎉 et un brillant exemple de l'impact que le programme d'hydrogène vert de GNS génère. En savoir plus : https://t.co/sMNHCIeJXH

À l'échelle mondiale, on estime que sept tonnes seulement sont produites chaque année.

« Pour produire suffisamment d'hydrogène propre non seulement pour remplacer notre utilisation actuelle d'hydrogène, mais aussi pour nous préparer aux utilisations émergentes de l'hydrogène telles que les transports et la chaleur industrielle, nous devons être en mesure de fabriquer environ 26 gigawatts d'électrolyseurs PEM par an », a déclaré Leveneur.

"Pour mettre cela en perspective, depuis que les électrolyseurs ont été inventés au début des années 1900, dans le monde, seuls environ huit gigawatts ont été fabriqués."

Atteindre cet objectif de 26 gigawatts nécessiterait probablement environ 30 à 40 tonnes d'iridium chaque année.

"Avec les approches actuelles de production de CCM, ce volume n'est tout simplement pas durable."

La technologie de fabrication de Bspkl a produit un CCM avec les charges d'iridium les plus faibles connues, tout en maintenant son efficacité de performance.

"La réduction des "charges" d'iridium et de platine que Bspkl obtient se fait par l'implantation d'ions", a-t-il déclaré.

"En un mot, cela signifie que le catalyseur est" tacheté "sur le matériau de la membrane, d'où le nom Bspkl - prononcé" bespeckle "."

Avant 2020, la production d'hydrogène par électrolyse n'était pas considérée comme commercialement viable car il était beaucoup moins cher de produire de l'hydrogène à partir de gaz naturel.

Mais, avec l'annonce du Green Deal européen, l'Inflation Reduction Act aux États-Unis et la guerre russo-ukrainienne, la nécessité de l'hydrogène propre comme source de carburant durable avait "explosé".

"L'impact de cette augmentation rapide de l'hydrogène propre pour les fabricants d'électrolyseurs a été significatif."

Dans ce qui était autrefois essentiellement une industrie artisanale, des "gigafactories" pour la fabrication d'électrolyseurs étaient désormais construites dans le monde entier.

"Cela signifie qu'il existe un besoin intense d'automatisation et de fabrication à grande échelle qui n'existait pas il y a trois ans", a déclaré Leveneur.

"Lorsque vous combinez un besoin intense, une grande opportunité de marché et le soutien du gouvernement, vous stimulez l'innovation."

La propre approche de fabrication de Bspkl avait été conçue pour l'échelle, avec la capacité de produire de grands volumes de CCM.

"Les innovations comme Bspkl sont importantes pour créer un nouvel avenir énergétique propre", a déclaré Thomas.

"L'équipe de science des matériaux de GNS Science, qui comprenait Jérôme, a été et continue d'être engagée dans un programme pluriannuel visant à rendre la production, le stockage et le transport d'hydrogène vert moins chers et plus efficaces."

Le lancement de la société fait suite à l'ouverture par Halcyon Power de la première usine d'hydrogène vert de Nouvelle-Zélande près de Taupō fin 2021, dans le but ultime de compléter une chaîne d'approvisionnement comprenant des infrastructures de transport, de stockage sur site et de ravitaillement.

La feuille de route H2 Taranaki de 2019 avait déjà prévu que l'hydrogène sera de plus en plus produit à l'aide d'électricité pour séparer l'eau, la seule émission étant l'oxygène.

Le rapport a révélé que l'hydrogène pouvait être utilisé comme carburant, en particulier pour les véhicules lourds, comme matière première pour des produits tels que l'urée ou le méthanol, ou pour stocker de l'énergie électrique pendant de longues périodes, allant de semaines à des années.

Un nouveau réseau pourrait inclure le stockage d'hydrogène ou de gaz naturel synthétique dans des gisements de gaz épuisés, a-t-il déclaré, et la production d'électricité à l'aide d'hydrogène vert dans les centrales de pointe au gaz de Taranaki.

Partagez cet article

Rappel, il s'agit d'unPrimearticle et nécessite un abonnement pour le lire.