Gregoire's CleanTech Blog

Nokia annonce des piles à combustible pour les portables

Nokia vient de faire savoir que la technologie Fuel Cell était prête à être utilisée dans les téléphones portables. Si aucun modèle n’est néanmoins annoncé, c’est que Nokia aurait encore quelques problèmes en termes d’approvisionnement. Nokia affirme que ce serait la seule barrière qui empêcherait la commercialisation de masse de ce genre de produit. Reste que des questions concernant l’autonomie, le poids et la taille de ce type de batteries restent encore en suspends. La firme finlandaise prévoit la sortie de téléphone utilisant la technologie Fuel Cell d’ici deux ans.

Pour rappel, la technologie Fuel Cell est basée sur une réaction inverse à l’électrolyse puisqu’au lieu de dégager de l’hydrogène et de l’oxygène à l’aide de l’électricité, il s’agit d’en produire en combinant ces deux atomes. Pour fournir la batterie en hydrogène, Samsung utilise, comme ses concurrents, du méthanol ; or l’inconvénient est que cela entraîne un rejet de dioxyde de carbone. Canon semble avoir trouvé la parade en fabriquant une batterie recevant directement de l’hydrogène, mais aucune donnée ne circule quant à son autonomie.

Source : Presence-PC

CNRS : des nano-matériaux pour le stockage de l'hydrogène

En combinant chimie raisonnée et simulation numérique, une équipe dirigée par Gérard Ferey de l'Institut Lavoisier (CNRS/Université de Versailles) vient de mettre au point un nouveau matériau nanoporeux, le téréphtalate de chrome, dont les performances dépassent de loin celles des meilleurs matériaux connus jusqu'à présent. Avec des pores de 2.9 et 3.4 nanomètres de diamètre et une surface spécifique adsorbante de 6 000 mètres carrés par gramme, ce solide, décrit dans la revue Science, se révèle aussi être le meilleur matériau pour le stockage de l'hydrogène.

Les nanomatériaux poreux sont des matériaux dont la taille des pores flirte avec le nanomètre (le millionième de milllimètre), une échelle immédiatement supérieure à celle des atomes. Un millier d'atomes peuvent être contenus dans une sphère de 2 à 3 nanomètres. Un gramme de nanomatériaux poreux, déplié, représente une surface de plusieurs centaines à plusieurs milliers de mètres carrés.

Des nanoréservoirs

Ces nanomatériaux aux propriétés adsorbantes (adhésion et fixation à la surface) sont capables de piéger, capturer un certain nombre de substances ou de molécules. Ils peuvent notamment séparer ou stocker des gaz comme l'hydrogène (utiles pour les piles à combustible), le méthane ou le gaz carbonique, mais aussi permettre une extraction ou un piégeage sélectif de solvants. Ces solides poreux deviennent alors des matériaux stratégiques en terme d'énergie et de développement durable.

L'enjeu est d'obtenir des pores suffisamment larges (2 à 3 nm) et des surfaces spécifiques élevées pour qu'une grande quantité de ces molécules puisse y être stockée, pour une meilleure efficacité.

Une équipe dirigée par Gérard Ferey de l'Institut Lavoisier (CNRS / Université de Versailles) vient de décrire le téréphtalate de chrome ou MIL-101 (Matériaux de l'Institut Lavoisier n°101), un solide cristallisé dont les performances dépassent de très loin celles des meilleurs matériaux connus jusqu'à présent. Sa maille, d'un volume de plus de 700 000 angströms (10-10) avoisine celle des protéines. Ce nanomatériau possède deux types de pores de diamètres accessibles de respectivement 2.9 et 3.4 nm et une surface spécifique de près de 6 000 mètres carrés par gramme, ce qui laisse loin derrière le précédent record de 4 500 mètres carrés par gramme détenu par une équipe américaine. Ces pores peuvent accueillir en quantité importante des espèces moléculaires volumineuses, comme des ions de Keggin d'un diamètre de plus de 1nm qui sont d'excellents catalyseurs, mais aussi des médicaments comme l'ibuprofène. Le MIL-101 se révèle d'autre part être le meilleur matériau actuel pour le stockage d'hydrogène.

En plus de ses capacités en tant que nanoréservoir, les chercheurs ont montré son potentiel pour devenir un nanoréacteur. Ils ont pu en effet synthétiser in situ à cette échelle des nanoparticules de sulfure de zinc, c'est-à-dire un semi-conducteur. Ces travaux ouvrent des perspectives intéressantes pour les nanomatériaux. Les pores pourraient servir de moule et permettraient d'étudier la nanophysique de ce type de solides.

Au-delà des performances elles-mêmes, la méthode d'accès à la structure, combinant chimie raisonnée et simulation numérique, est originale puisque celle-ci peut-être prédite une fois que les conditions chimiques correspondant à l'existence de la partie inorganique sont maîtrisées.

Source : techno-science.net

C'est parti pour les autoroutes de l'hydrogène en Norvège

En marge de la conférence ONS 2006 (Offshore Northern Seas) qui s'est tenue à la fin du mois d'août à Stavanger, la Ministre norvégienne des transports et des communications, Mme Liv Signe Navarset, a inauguré la première station d'hydrogène en Norvège, mise en service par la compagnie pétrolière Statoil.

Outre de l'hydrogène, du gaz naturel ainsi que de l'hythane, mélange gaz naturel-hydrogène dont la combustion produit moins de gaz à effet de serre que le gaz naturel pour une meilleure efficacité énergétique, seront aussi disponibles.

Implantée à Forus, à proximité de Stavanger, cette station est la première du projet d'autoroute de l'hydrogène, HyNor, qui doit, à l'horizon 2009, permettre la circulation, entre Oslo et Stavanger, de véhicules fonctionnant à l'hydrogène. Ce projet regroupe plus de 30 partenaires norvégiens représentant les autorités locales et nationales, l'industrie, le commerce et le monde de la recherche. Pour sa part, la compagnie Norsk Hydro prévoit l'ouverture d'une station hydrogène à Porsgrunn (environ

160 km

au sud-ouest d'Oslo) au printemps 2007. Alors que l'hydrogène de la station de Forus est produit par réformage du gaz naturel (avec captage du CO2), celui de la station de Porsgrunn sera acheminé par pipeline à partir du complexe pétrochimique de Rafnes, où il est formé en tant que produit secondaire.

Notons qu'HyNor s'est engagé dans un partenariat avec ses voisins scandinaves autour de projets analogues au Danemark et en Suède (Scandinvian Hydrogen Highway Partnership).

L'objectif du Gouvernement norvégien est de développer l'utilisation de véhicules respectueux de l'environnement et à faible émission de gaz à effet de serre. Ceci se traduit, entre autres, par la mise en place de mesures incitatives, telles que l'exemption de taxes, effective depuis le 1er juillet 2006, pour les véhicules à moteur à combustion fonctionnant à l'hydrogène ou à moteur hybride électricité-hydrogène, ainsi que par le soutien à la recherche sur les nouveaux carburants.

Sur ce dernier point, un accent particulier est mis sur les biocarburants dans le but, non seulement de contribuer à l'effort international autour des problématiques environnementales et climatiques, mais aussi de dynamiser l'industrie forestière et agricole norvégienne.

La pile à combustible pour l'automobile : c'est pas forcément pour dans très longtemps

General Motors, which still believes it will start selling fuel cell cars within five years, plans to complement such vehicles by offering homeowners their own hydrogen fueling station. News of this follows a recent announcement that it will be making 100 hydrogen fuel-cell versions of its Chevrolet Equinox SUV. The company says the home stations give homeowners a stable supply of hydrogen and overcome concerns that a hydrogen refueling infrastructure would not be in place to support larger-scale introduction of fuel cell vehicles.

GM, of course, wouldn't be the first automaker to head in this direction. Honda has been working on a similar product, and last fall announced a third-generation prototype of its hydrogen station, which would run on natural gas and would be able to provide hydrogen for a vehicle as well as electricity for a home. Ion America, another secretive Kleiner Perkins' investment, is also developing such a system, and the former Stuart Energy (now part of Hydrogenics) had one in development for years. Hydrogenics calls it the HomeFueler, but there hasn't been much news about it recently, and one must wonder whether GM -- which owns a minority stake in Hydrogenics -- plans to base its home fueling station on the HomeFueler design.

In any event, the home station concept makes sense if you can provide fuel for a vehicle, electricity for a home, and capture waste heat from the process to help heat your home. Price will be key, and it's also important to remember that such a system would rely on natural gas. While it would be a very efficient use of natural gas, you've got to wonder whether you're getting around Peak Oil only to confront Peak Natural Gas...

Source : CleanBreak

Expérimentation du chauffage à l'hydrogène à Paris

283 logements parisiens bénéficient d'un chauffage provenant d'une pile à combustible à hydrogène, installée porte de Brançion, dans le XVe arrondissement de Paris.

L'acquisition de cette pile à combustible à hydrogène (un parallélépipède de 8 x 3 x 4 m de 28 tonnes), par l'OPAC de Paris, permettra de produire d'une part de l'électricité, achetée par EDF, et d'autre part de l'énergie thermique pour chauffer 283 logements sociaux.

Elle fonctionnera de novembre à mars de chaque année, le reste de la période hivernale étant assuré par les chaudières gaz actuelles restées en appoint.

Cette pile à combustible à hydrogène, alimentée au gaz naturel, aura une puissance de 250 kW. Rentable, avec un retour direct pour les abonnés au réseau de chauffage (une économie d'environ 12 %, sur les charges locatives, doit apparaître sur la quittance des bénéficiaires), la pile ne fonctionnera que durant la période la plus froide, son rendement devenant moins intéressant que les solutions classiques, en demi-saison.

D'un point de vue environnemental, le bénéfice est important avec des émissions d'oxydes de souffre (SOx) et d'oxydes d'azote (NOx) thermiques et imbrûlés sont nulles, tandis que le rendement électrique de la pile à hydrogène permettra une diminution des rejets annuels de CO2, de 138 tonnes par an.

Outre, cette pile à combustible, l'Ile de France a engagé avec l'OPAC de Paris, qui gère l'exploitation de 408 chaufferies, desservant 63 700 logements en chauffage, une politique de gestion énergétique globale pour améliorer les modes de chauffage existants.

Ainsi, 1 252 m2 de capteurs solaires assurent la production d'eau chaude sanitaire solaire de 809 logements, depuis 2002, avec une précision de 4 500 m² supplémentaires, prochainement.
Au final, l'ensemble de ce plan énergétique régional devrait permettre de :
économiser 4 400 MWh/an
réduire la dépense énergétique de 200 000 € HT/an
éviter le rejet dans l'atmosphère de 765 tonnes de CO2, 206 kg de NOx/an et 13 kg de SO2/an.

Découvertes en 1839 par Sir William Grave, oubliées jusqu'aux programmes spatiaux des années 1960, les piles à combustible suscitent un nouvel intérêt depuis les années 1990, devant l'urgence de trouver : des énergies moins polluantes, une alternative aux énergies fossiles et une production d'électricité décentralisée.

Une pile à combustible convertit de l'énergie chimique en énergie électrique et thermique, selon le principe inverse de l'électrolyse. Durant cette réaction, le cœur de pile maintenu à une température interne de l'ordre de 650 °C libère de la chaleur sous forme de gaz assimilable à de l'air chaud.

Source : biofrais.com

La commisssion européenne travaille sur la sécurité de l'hydrogène

Si l’avenir de l’hydrogène apparaît encore lointain aux yeux de certains, il l’est beaucoup moins pour la Commission européenne qui vient de terminer sa consultation relative à sa proposition préliminaire de règlement sur les véhicules fonctionnant à ce vecteur d’énergie. Pourquoi aussi tôt? A l’origine du projet, ce sont en fait les constructeurs européens. «Lorsqu’une nouvelle technologie se développe, il y a tiraillement entre le législateur qui veut légiférer au moment de sa maturité, et l’industriel qui ne souhaite pas se lancer sans un cadre réglementaire précis», explique Lionel Perrette, ingénieur de la sécurité des procédés à l’Institut national de l’environnement industriel et des risques (Ineris). Une position facile à comprendre: un constructeur qui parie sur le stockage de l’hydrogène à 700 bars sera mis en difficulté si on lui annonce, au moment où commence la production de masse de ses bonbonnes, qu’il ne peut pas y avoir recours.

De nombreux risques sont liés à l’utilisation de l’hydrogène, qu’il s’agisse de sa production, de son transport, de son stockage ou de sa distribution. Ce gaz est classé «extrêmement inflammable», avec un domaine d’inflammabilité très large (1) et une déflagration qui se produit à partir d’un apport d’énergie d’inflammation très faible (2). Or, l’histoire du GPL qui a été à l’origine de plusieurs accidents en France, montre à quel point la maîtrise des risques est importante pour l’acceptabilité sociale de la technologie. «Il faut passer de l’utilisation industrielle -pour laquelle les risques sont maîtrisés- à l’utilisation grand public qui pose de nouveaux défis», précise Samira Chelhaoui, ingénieure à l’Ineris. Ainsi, l’industrie a pris l’habitude de stocker l’hydrogène à l’extérieur, ce qui ne sera pas possible pour son utilisation dans les véhicules, souvent stationnés dans des garages ou des parkings souterrains.

A l’heure actuelle, de nombreux acteurs s’intéressent à ces risques, notamment l’Ineris et le CEA côté français. De son côté, l’Organisation internationale de normalisation (Iso) a créé un comité technique appelé TC 197. Toutefois, la manière dont doit être envisagée la maîtrise des risques reste controversée. La réglementation sur les véhicules se fait généralement à l’échelle mondiale, sous l’égide des Nations unies. «Mais les constructeurs japonais, américains et européens ne s’entendent pas sur les termes de l’accord, explique Lionel Perrette. La Commission européenne veut donc mettre en place une réglementation communautaire provisoire.»

Mais son parti pris est remis en cause. Dans le cadre du projet européen Hysafe, l’Ineris a ainsi rendu une réponse très critique à la consultation sur le projet de règlement. «Celui-ci ne retient qu’une approche composant: pour qu’un véhicule hybride soit conforme à la réglementation, il faudra que chacun de ses composants soit conforme, explique l’expert de l’Ineris. Selon les membres d’Hysafe, une approche plus globale du système, avec l’examen des principaux composants, permettrait de mieux maîtriser les risques, notamment en cas de fuite accidentelle.»


(1) Domaine d’inflammabilité de 4 à 75% du volume dans l’air
(2) L’apport d’une énergie d’inflammation est de 0,02 millijoule (mJ) contre 0,29 mJ pour le méthane

Source : Le Journal de l'Environnement

Hydrexia - New hydrogen storage technology

According to ferret.com.au, A team of Australian scientists have developed a solid state hydrogen storage technology that is safer, lower cost, and stores a higher density of hydrogen than the gaseous and liquid systems presently used in industry. It is claimed that the magnesium alloy developed by Arne Dahle and Kazuhiro Nogita from Queensland University’s School of Engineering has seven times the storage density of a standard hydrogen pressure cylinder. “Any application that uses hydrogen is coming across this issue of hydrogen storage, because with pressurised gas or liquid you just don’t store enough hydrogen safely,” says CEO, Jeffrey Ng of a new company called Hydrexia that has been established to realise the commercial potential of the technology. Ng defined four key things that people look for when it comes to hydrogen storage: safety, hydrogen storage density, low cost and manufacturability. On all of these fronts, Ng says Dahle and Nogita’s new magnesium alloy performs better than the two most...

Source : The Energy Blog

Intelligent Energy (UK) développe un procédé de production d'hydrogène

La compagnie britannique Intelligent Energy (IE), en partenariat avec la compagnie sud-africaine Sasol, a développé un système de production d'hydrogène à partir de carburant synthétique. Cet hydrogène peut ensuite être utilisé dans une pile à combustible pour produire de l'électricité et de la chaleur.

La compagnie Sasol est spécialisée dans la production de carburant synthétique (gaz de pétrole ou gaz de charbon liquéfiés) à l'aide du procédé Fischer-Tropsch. Ce dernier consiste en une réaction chimique catalysée entre du monoxyde de carbone et de l'hydrogène, provenant généralement du charbon, pour former un combustible synthétique liquide qui est ensuite raffiné.

Le procédé, appelé Hestia, inverse la réaction précédente transformant le combustible hydrocarboné en ses constituants carbonés et l'hydrogène. L'hydrogène produit est ensuite purifié par un micro-système d'adsorption modulée en pression (système de séparation des gaz utilisant des variations de pression ou PSA) avant d'alimenter une pile à combustible.

Le système fonctionne actuellement avec le carburant synthétique produit par Sasol, mais devrait fonctionner avec d'autres types de carburants, élargissant ainsi le champ d'application. Le transport du combustible sous forme de liquide est plus pratique que sous forme de gaz comprimé. Le système stationnaire de piles à combustible développé par IE a une capacité électrique de 10 kW. La technologie Hestia pourrait aussi être utilisée pour le secteur du transport, par exemple dans des stations services pour alimenter des véhicules fonctionnant à l'hydrogène.

Une unité de démonstration est actuellement opérationnelle sur le bâtiment de IE de Long Beach en Californie et le système devrait être commercialisé aux Etats-Unis d'ici quelques années. Par ailleurs, la compagnie travaille actuellement avec des compagnies gazières en Afrique du Sud et en Norvège, et est en pourparlers avec les principales compagnies britanniques.

Source : Enerzine

Capteur d'hydrogène à base de matériau superconducteur

Technische Universitat Dresden (TUD) has developed a level sensor for liquid hydrogen based on Magnesium Diboride (MgB2) superconducting wire.  The sensor is expected to be suitable for alternative fuel applications.  If so, superconductivity will provide the basis for perhaps the most reliable, inexpensive, safe, and accurate sensing technology required to use hydrogen as an automotive fuel.

TUD is collaborating with the research center Forschungszentrum Karlsruhe, the gas industry, and with potential commercial manufacturers, but declined to name any specific companies, citing confidentiality agreements.  In collaboration with a German automotive manufacturer, a number of liquid hydrogen automotive dewar tanks (effectively high tech thermos bottles for keeping the hydrogen fuel cool) will be equipped with superconducting level meters supplied by TUD, with realistic laboratory tests beginning in the middle of this year. 

“This level sensor could potentially be used in all liquid hydrogen-fueled vehicles, as well as in hydrogen fuel infrastructure such as fuel stations, trailers, and liquefier plants,” stated Christoph Haberstroh, Assistant Professor at TUD.  “The patent for the sensor is pending, and the end goal is to reach a license agreement with commercial manufacturers.”

Advances in MgB2 Key to Sensor Development

Liquid hydrogen is difficult to measure, compared to other cryogenic fluids, due to its low density and the small difference in the dielectric constant between the liquid and vapor phases.  Capacitance-based level sensors are currently used in automotive applications, but these have a poor signal-to-noise ratio, with limited resolution and reliability, according to Haberstroh.  TUD’s new superconducting MgB2 level sensor is based on the design of the NbTi level sensors that are used with liquid helium.

Until the discovery of MgB2 in 2001, a superconducting material with a suitable transition temperature to be used with liquid hydrogen did not exist.  Neither low- nor high- Tc superconductors are appropriate for hydrogen’s boiling temperatures between 20-29K, which corresponds to a saturation pressure between 0.1 and 0.7MPa.  Haberstroh commented, “The recent availability of MgB2, which is superconducting below 39K, in a wire form, has made the hydrogen level sensor possible.”

More information on how the MgB2 sensor works, issues surrounding manufacturing and commercializing the devices, and project status, see the coming issue of Superconductor Week (Volume 20, Number 20).

Superconducting level detectors work by measuring the location of the vapor/liquid interface.  A superconducting filament, typically clamped inside a protective tube, is arranged vertically inside a dewar, and is connected to a current source and a voltage meter.  A heating element is mounted near the top of the superconducting wire.  When it is not heated, the whole filament (both in the vapor and in the liquid region) will be in a superconductive state, and no voltage drop will occur.  When the heater is energized, a resistive section is generated at the top of the filament, which causes ohmic losses and thus propagates downwards.  When the liquid interface is reached the propagation stops, due to better cooling inside the liquid.  The length of the resistive part, and thus the location of the interface, can be derived from the voltage measurement.

Norway Developing Hydrogen-Fuel Infrastructure

Norway provides insight into how hydrogen fuel infrastructures may take shape around the world.  The Norwegian national HyNor project is planning a series of hydrogen filling stations, with the initial goal of making it possible to drive a hydrogen fueled car between Stavanger and Oslo.  The first filling station will be opening this month near Stavanger, and the second is planned to open in Greenland in spring 2007.  HyNor is a collaboration between more than 30 industry, government, and academic partners in Norway working to promote hydrogen as an alternative fuel.

Coinciding with the opening of the Stavanger station, Mazda will show its RX-8 Hydrogen RE car, for the first time outside of Japan, at the ONS2006 energy exhibition being held in Stavanger.  Mazda began leasing the dual-fuel, hydrogen and petrol powered rotary-engine vehicle to companies in Japan earlier this year.      

Mark Bitterman, Executive Editor, Superconductor Week
http://www.superconductorweek.com

Carburos Metalicos (Espagne) développe un prototype de statio-service pour hydrogène

L'entreprise Carburos Metálicos compte concevoir et construire un prototype de station-service qu'elle incorporera dans un site de production d'hydrogène. L'hydrogène sera produit à partir d'énergie solaire thermique et photovoltaïque.
La conception prendra en compte les caractéristiques de sécurité et une prise en main facile pour les utilisateurs, afin que le système soit aussi simple d'utilisation que les actuelles stations-service.
Le projet a donc pour premier objectif de construire à terme une station hydrogène publique. Le second objectif sera la conception, le développement et la construction d'un véhicule électrique propulsé à l'aide de piles à combustible alimentées par de l'hydrogène pur. Ce véhicule sera conçu pour être rechargé dans une station-service.
L'avantage à long terme pour l'entreprise sera de disposer d'une référence en Andalousie dans le cadre d'une future mise en place d'un réseau national d'alimentation en hydrogène avec une technologie propre.
Le projet est réalisé dans le cadre du programme Hercule, et accompagné par cinq entreprises qui se verront attribuées des tâches spécifiques.
Le projet Hercule poursuit un double objectif. Tout d'abord démontrer que la production d'hydrogène à partir de sources solaires est viable tant techniquement qu'économiquement et valider la combinaison hydrogène-piles à combustible comme moyen propre et efficace dans le cadre de la transformation de l'hydrogène en électricité dans le transport terrestre