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Mis à jour le 19 juin 2024

Technologies d’électrolyse

Les électrolyseurs sont des appareils qui utilisent l’électricité pour diviser l’eau ou d’autres électrolytes en hydrogène et en oxygène. Le processus associé est appelé électrolyse. Il existe différentes technologies d’électrolyseurs, chacune ayant ses propres avantages, inconvénients et caractéristiques.

Certaines technologies d’électrolyseurs couramment utilisées sont résumées ici pour donner un aperçu :

  • Électrolyseurs alcalins : Ce type d’électrolyseur utilise un électrolyte alcalin liquide pour le processus d’électrolyse, généralement une solution d’hydroxyde de potassium (KOH). Les systèmes fonctionnent à des températures relativement élevées et produisent généralement de l’hydrogène à des pressions moyennes de 10 à 30 bar(g). Ils sont utilisés depuis plusieurs décennies. Les électrolyseurs alcalins sont connus pour leur efficacité, leur durabilité et leur coût relativement faible. Ils sont couramment utilisés dans les applications industrielles à grande échelle et pour la production d’hydrogène, mais de nouvelles versions peuvent également être utilisées en relation avec les sources d’énergie renouvelables. Certaines variantes produisent de l’hydrogène juste au-dessus de la pression ambiante.
  • Électrolyseur à membrane échangeuse de protons (PEM) : Les électrolyseurs PEM utilisent une membrane électrolytique polymère solide, telle que Nafion, qui permet sélectivement le transport des protons (H+). Les électrolyseurs PEM fonctionnent à des températures plus basses et à des pressions plus élevées de 30 à 40 bar(g) par rapport aux électrolyseurs alcalins. Ils offrent des temps de réponse rapides, une efficacité élevée et une flexibilité pour un fonctionnement dynamique. Les électrolyseurs PEM conviennent à diverses applications, notamment le stockage d’énergie renouvelable, les stations de ravitaillement en hydrogène et les systèmes distribués à petite échelle.
  • Cellule d’électrolyseur d’oxyde solide : Ce type d’électrolyseur fonctionne à des températures élevées généralement supérieures à 600 °C et utilise un électrolyte céramique solide, tel que la zircone stabilisée à l’yttrium (YSZ). La technologie a l’avantage d’être réversible, ce qui signifie qu’une machine à électrolyse est en même temps une pile à combustible capable de produire de l’électricité à partir d’hydrogène. Ces électrolyseurs sont principalement utilisés dans des applications à grande échelle dans lesquelles des sources de chaleur à haute température, telles que l’excès de chaleur résiduelle ou l’énergie renouvelable, sont disponibles. Une entreprise connue pour cette technologie et qui a érigé des électrolyseurs relativement grands basés sur cette technologie est Bloom Energy.
  • Électrolyseurs à membrane échangeuse d’anions (AEM) : Les électrolyseurs AEM utilisent une membrane échangeuse d’anions comme électrolyte. Les électrolyseurs AEM sont une technologie émergente dans le domaine de la production d’hydrogène et attirent l’attention pour leurs avantages potentiels par rapport aux autres technologies d’électrolyseurs, en particulier le fait qu’ils ne nécessitent pas de métaux rares tels que d’autres technologies. Une solution est disponible dans le commerce aujourd’hui. Le projet EWB est un exemple d’application AEM dans un projet GRZ.
  • Électrolyseur photoélectrochimique : Cette technologie utilise des semi-conducteurs absorbant la lumière et des processus électrochimiques pour piloter la réaction de séparation de l’eau. Les électrolyseurs utilisent l’énergie solaire pour générer l’électricité nécessaire à l’électrolyse, éliminant ainsi le besoin d’une source d’alimentation externe. Aujourd’hui, la technologie en est encore à ses débuts, mais elle est prometteuse pour la production durable et directe d’hydrogène à partir de l’énergie solaire.

L’image ci-dessous montre un électrolyseur PEM utilisé pour la production d’hydrogène pour un dispositif de compression de stockage FLEXI HyCo .

Dispositif de compression de stockage FLEXI HyCo avec un système d’électrolyse PEM.
Un compresseur d’hydrogène fabriqué par GRZ et un électrolyseur PEM qui produit environ 36 litres normatifs par heure, c’est-à-dire env. 3,2 gH2/h.

Chaque technologie d’électrolyseur présente son propre ensemble d’avantages, notamment l’efficacité, les conditions de fonctionnement, l’évolutivité et le coût. Le choix de la technologie d’électrolyseur dépend de facteurs tels que l’application, l’échelle de production, l’infrastructure disponible et les exigences spécifiques du système.

GRZ a intégré différents fabricants, du laboratoire à l’échelle MW, et peut vous aider à réaliser votre projet avec succès.

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