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L'hydrogène prend du poids

Par publié le à 00h00

Longtemps annoncé, le stockage d'énergie sous forme d'hydrogène a toujours buté sur des obstacles technologiques. Son heure est-elle enfin arrivée ? C'est l'espoir de McPhy Energy. Son procédé de stockage solide est sur le point de confirmer ses promesses. La jeune PME issue du CNRS veut monter en puissance pour mener sa technologie au stade industriel.

L'année du décollage ? En 2011, le spécialiste du stockage d'hydrogène McPhy Energy veut franchir un cap. Fondé en 2008, il disposait jusqu'ici de prototypes de bonbonnes d'un kilo. Il prévoit pour cette année des réservoirs de quinze, puis cent kilos. Des tests grandeur nature alors qu'il a signé en février sa première commande avec l'énergéticien italien Enel.

Sa technologie est une véritable « éponge à hydrogène », qu'elle emmagasine et libère sur demande. Concrètement, l'hydrogène est stocké sous forme solide par réaction avec du magnésium. Pour que l'hydrogène se vaporise et soit libéré, il suffit de baisser la pression. Dans le sens inverse - pour stocker - insuffler de l'hydrogène gazeux augmente la pression et reconstitue l'hydrure de magnésium.

À Livourne (Italie), Enel testera un prototype capable d'emmagasiner deux kilogrammes d'hydrogène. Via un électrolyseur et une pile à combustible, il sera associé à des éoliennes et des panneaux photovoltaïques. Un essai crucial puisque le stockage d'électricité renouvelable est le débouché prioritaire de McPhy.

Un matériau à changement de phase

D'ordinaire, l'hydrogène - un gaz très léger - requiert un stockage soit liquide (refroidi à - 250 °C), soit gazeux (comprimé à plusieurs centaines de bars). Dans les deux cas, le procédé est énergivore. « La voie gazeuse consomme l'équivalent de 20 à 25 % du contenu énergétique de l'hydrogène. Un taux qui atteint 33 % en phase liquide », évalue Pascal Mauberger, président du directoire de McPhy.

La PME veut drastiquement améliorer ce bilan... mais ne dévoile aucun chiffre pour l'instant. Seule certitude, son procédé se déroule à basse pression (moins de 10 bars). Mieux : en conditions ambiantes, l'hydrogène est parfaitement stable, car solide.

Pour la société drômoise, l'heure est désormais à l'industrialisation. Dans son usine, elle produira les disques d'hydrure de magnésium. McPhy s'est déjà équipée d'une première ligne de production d'une capacité de 100 kilogrammes de disques par jour.

Sur le papier, son procédé de fabrication est simple. Dans un four d'hydruration, la poudre de magnésium et l'hydrogène gazeux sont injectés simultanément. Après un cycle de deux heures, 7 kilogrammes d'hydrogène se sont solidifiés et mélangés à 100 kilogrammes de magnésium. L'ensemble est acheminé dans des broyeurs, où des billes en acier réduisent la granulométrie de 100 à 5 micromètres. À cette étape est ajouté un catalyseur, alliage de titane, chrome et vanadium. Puis des vannes de dosage adaptées de l'industrie pharmaceutique incorporent du graphite. Son rôle est essentiel : améliorer la conductivité thermique du composé final. Le tout est finalement envoyé sous une presse de 1 000 bars pour obtenir les disques d'hydrure de magnésium.

Pendant que l'usine McPhy prépare la fabrication en série, les laboratoires grenoblois du CNRS et du CEA travaillent à optimiser le procédé. Les essais du CNRS ont affiné le matériau à changement de phase, qui rend le réservoir adiabatique. Pour l'instant, le CNRS utilise un alliage magnésium, zinc, aluminium. Il teste deux réservoirs d'un kilo qui délivrent de l'hydrogène à une pile à combustible fournie par Areva, l'un des actionnaires de McPhy. L'enjeu ? Vérifier la réactivité du réservoir quand les sollicitations de la pile sont modifiées.

Un vrai millefeuille aux multiples débouchés

Parmi les nouveaux axes de recherche, « nous voulons réduire les coûts de fabrication des disques. En particulier, l'étape de broyage par les billes en acier », dévoile Pascal Mauberger. « Nous réfléchissons aussi à utiliser d'autres matériaux que le magnésium. »

À quelques pas, le centre CEA de Grenoble expérimente un réservoir à cinétique rapide : une version déchargeable en trente minutes. Sa particularité réside dans sa conception interne. Au lieu d'envelopper tous les disques comme dans la version standard, le matériau à changement est placé entre chaque disque. Un vrai millefeuille.

Déjà McPhy se prend à rêver. Pour l'avenir, la PME imagine de multiples débouchés : voitures hybrides combinant hydrogène et batteries, ou chargeurs avec une pile à combustible pour les appareils électroniques portables. Quitte même à redessiner le paysage énergétique mondial. Et si l'hydrogène remplaçait demain le pétrole ? Dans les déserts du Moyen-Orient, d'immenses parcs solaires produiraient une électricité. Elle serait stockée sous forme d'hydrogène, lui-même acheminé par bateaux partout dans le monde. Puis reconverti à destination en électrons. On en est encore loin. Pour McPhy, il faudra d'abord réussir son industrialisation.

UNE TECHNOLOGIE DE RUPTURE

MODULABLE Les réservoirs de taille standard sont ajoutés les uns aux autres à volonté.

SOLIDE L'hydrogène est stocké sous forme d'hydrure de magnésium dans des disques empilés.

ADIABATIQUE Lors du chargement en hydrogène, un matériau à changement de phase stocke la chaleur émise et la restitue lors du déchargement.

Un disque d'hydrure de magnésium

- 30 cm de diamètre et 1 cm d'épaisseur - 43 g d'hydrogène, soit 500 litres - 1,4 kWh emmagasiné

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