Solutions de vide pour l’industrie de l’hydrogène L’hydrogène comme source d’énergie du futur – une industrie en pleine croissance
L’hydrogène comme source d’énergie du futur – une industrie en pleine croissance
Alors que le monde se tourne vers des énergies plus propres, l’hydrogène apparaît comme une solution clé pour réduire les émissions de carbone. Comme dans de nombreux autres secteurs, la technologie du vide joue un rôle crucial dans l’industrie de l’hydrogène, par exemple pour la production, le stockage, le transport et la manutention.
De l’électrolyse à la production de piles à combustible, les pompes à vide et les systèmes contribuent à créer des conditions de processus optimales, à prévenir la contamination et à améliorer l’efficacité. Compte tenu de l’inflammabilité élevée de l’hydrogène, une détection fiable des fuites est essentielle pour la sécurité.
En tant que leader de la technologie du vide, Leybold est à la pointe de l’innovation, fournissant des solutions qui libèrent tout le potentiel de l’hydrogène en tant que source d’énergie propre.
L’hydrogène est classé selon différents codes couleur en fonction de sa méthode de production :
- Hydrogène vert - Produit à l’aide de sources d’énergie renouvelables, telles que l’énergie éolienne ou solaire, grâce à un processus appelé électrolyse qui n’émet aucune émission de carbone.
- Hydrogène bleu - Dérivé du gaz naturel avec capture et stockage du carbone (CCS) pour minimiser les émissions.
- Hydrogène gris - Produit à partir de combustibles fossiles, principalement du gaz naturel, sans CCS, entraînant des émissions significatives de CO₂.
- Hydrogène turquoise - Généré par pyrolyse du méthane, produisant du carbone solide au lieu de CO₂.
- Hydrogène rose - Créé à l’aide d’une électrolyse alimentée par l’énergie nucléaire.
Segmentation structurelle du secteur de l’hydrogène
L’utilisation du vide dans l’industrie de l’hydrogène peut être classée en trois domaines principaux :
- Production d’hydrogène
- Stockage et transport de l’hydrogène
- Utilisation de l'hydrogène
Production d’hydrogène
Il existe une variété de technologies de production d’hydrogène qui nécessitent des procédés et des technologies basés sur le vide.
- Détection des fuites
- Revêtement PVD des plaques bipolaires d’électrolyseur
- Craquage de l'hydrogène
- Evacuation de l'air
- production d'hydrogène
Détection des fuites
Détection des fuites
Les infrastructures d’hydrogène telles que les tuyauteries, les vannes, les réservoirs, les électrolyseurs ou la pile à combustible doivent être parfaitement étanches, car l’hydrogène est un gaz inflammable. La gamme Leybold de détecteurs de fuites et d’analyseurs de gaz résiduels offre la bonne solution
Revêtement PVD des plaques bipolaires d’électrolyseur
Revêtement PVD des plaques bipolaires d’électrolyseur
La membrane échangeuse de protons (MEP) et l’électrolyse alcaline nécessitent des techniques de dépôt de revêtement sous vide pour appliquer des revêtements protecteurs et catalytiques sur les plaques d’électrolyse, optimisant ainsi la conductivité, la durabilité et la résistance à la corrosion. Différents systèmes de revêtement équipés de solutions de vide Leybold sont la référence sur le marché du revêtement.
Craquage de l'hydrogène
Fissuration de la membrane du « gaz porteur d’hydrogène »
Les techniques de séparation assistées par le vide améliorent l’extraction de l’hydrogène des gaz porteurs tels que l’ammoniac (NH₃) ou le méthane (CH₄) en craquant les molécules de gaz porteur. Un vide appliqué sur le côté perméat de la membrane crée un gradient de pression qui entraîne le processus de séparation. Des produits certifiés ATEX sont souvent requis lorsque des gaz inflammables, tels que l’hydrogène, doivent être pompés
Evacuation de l'air
Pré-évacuation et dégazage des tuyauteries et composants
Pour garantir la pureté du gaz et éviter toute contamination, une pré-évacuation est souvent effectuée pour éliminer les gaz résiduels et l’humidité des tuyauteries, des vannes et des réservoirs sous pression. En fonction du volume et de la vide limite souhaité, Leybold peut proposer la bonne solution de vide pour obtenir les performances requises.
production d'hydrogène
Adsorption par variation de pression assistée par le vide (VPSA) pour le séchage à l’hydrogène
La production d’hydrogène à l’aide d’électrolyseurs nécessite souvent un séchage ou une déshumidification, généralement réalisés à l’aide de la technologie VPSA (Vacuum Pressure Swing Adsorption). Le vide est généralement appliqué aux sorbants secs, tels que le gel de silice, une fois qu’ils sont complètement saturés de vapeur d’eau. L’assistance au processus de séchage avec la chaleur et le vide permet d’accélérer le processus et d’améliorer l’efficacité.
Ce processus fonctionne généralement par cycles, et il est crucial d’avoir un système de vide qui s’aligne sur le fonctionnement cyclique du système VPSA.
Détection des fuites
Les infrastructures d’hydrogène telles que les tuyauteries, les vannes, les réservoirs, les électrolyseurs ou la pile à combustible doivent être parfaitement étanches, car l’hydrogène est un gaz inflammable. La gamme Leybold de détecteurs de fuites et d’analyseurs de gaz résiduels offre la bonne solution
Revêtement PVD des plaques bipolaires d’électrolyseur
La membrane échangeuse de protons (MEP) et l’électrolyse alcaline nécessitent des techniques de dépôt de revêtement sous vide pour appliquer des revêtements protecteurs et catalytiques sur les plaques d’électrolyse, optimisant ainsi la conductivité, la durabilité et la résistance à la corrosion. Différents systèmes de revêtement équipés de solutions de vide Leybold sont la référence sur le marché du revêtement.
Fissuration de la membrane du « gaz porteur d’hydrogène »
Les techniques de séparation assistées par le vide améliorent l’extraction de l’hydrogène des gaz porteurs tels que l’ammoniac (NH₃) ou le méthane (CH₄) en craquant les molécules de gaz porteur. Un vide appliqué sur le côté perméat de la membrane crée un gradient de pression qui entraîne le processus de séparation. Des produits certifiés ATEX sont souvent requis lorsque des gaz inflammables, tels que l’hydrogène, doivent être pompés
Pré-évacuation et dégazage des tuyauteries et composants
Pour garantir la pureté du gaz et éviter toute contamination, une pré-évacuation est souvent effectuée pour éliminer les gaz résiduels et l’humidité des tuyauteries, des vannes et des réservoirs sous pression. En fonction du volume et de la vide limite souhaité, Leybold peut proposer la bonne solution de vide pour obtenir les performances requises.
Adsorption par variation de pression assistée par le vide (VPSA) pour le séchage à l’hydrogène
La production d’hydrogène à l’aide d’électrolyseurs nécessite souvent un séchage ou une déshumidification, généralement réalisés à l’aide de la technologie VPSA (Vacuum Pressure Swing Adsorption). Le vide est généralement appliqué aux sorbants secs, tels que le gel de silice, une fois qu’ils sont complètement saturés de vapeur d’eau. L’assistance au processus de séchage avec la chaleur et le vide permet d’accélérer le processus et d’améliorer l’efficacité.
Ce processus fonctionne généralement par cycles, et il est crucial d’avoir un système de vide qui s’aligne sur le fonctionnement cyclique du système VPSA.
Stockage et transport de l’hydrogène
Isolation sous vide pour cuves et réservoirs cryogéniques
Le moyen le plus efficace de transporter l’hydrogène est sous forme liquéfiée à des températures cryogéniques. Pour maintenir la température basse, les cuves et les bouteilles de stockage ont besoin d’une isolation parfaite. L’une des meilleures façons de protéger l’hydrogène liquide de la chaleur ambiante est d’utiliser une double paroi isolée sous vide (« principe thermique »).
Leybold a une solide expérience en matière de soutien aux fabricants de cuves cryogéniques avec des installations de pompes à vide fiables. L’isolation sous vide multicouche (MLI) joue un rôle crucial pour minimiser le transfert de chaleur, maintenir l’hydrogène froid et réduire les pertes par ébullition.
Utilisation de l'hydrogène
Pile à combustible : revêtement sous vide pour plaques bipolaires
L’hydrogène est l’un des carburants les plus prometteurs pour alimenter les véhicules, les avions, les trains, les camions et les bus. Au cœur du transport à hydrogène se trouvent les piles à combustible, qui convertissent l’hydrogène en électricité. Par une réaction électrochimique, l’hydrogène réagit avec l’oxygène de l’air pour générer de l’énergie électrique, qui est ensuite fournie à un moteur électrique ou à une batterie.
Les piles à combustible deviennent rapidement un composant clé des véhicules à hydrogène. Une partie critique de la pile à combustible est la plaque bipolaire, qui doit être protégée des réactions chimiques corrosives qui génèrent de l’électricité. Un moyen efficace d’améliorer sa durabilité est le revêtement PVD (dépôt physique en phase vapeur), qui offre une résistance élevée à la corrosion tout en maintenant une excellente conductivité électrique. Différents systèmes de revêtement, équipés de solutions de vide Leybold, sont la référence dans l’industrie du revêtement.
Leybold soutient la technologie de l’hydrogène avec des solutions de vide
Leybold propose une gamme complète de solutions de vide adaptées aux exigences opérationnelles et de sécurité de l’industrie de l’hydrogène. Nos pompes à vide et systèmes avancés, ainsi que nos technologies de détection des fuites, soutiennent l’infrastructure hydrogène à chaque étape, de la production au stockage et aux applications d’utilisation finale.
Alors que l’adoption mondiale de l’hydrogène s’accélère, Leybold reste engagé à fournir des solutions de vide de pointe qui améliorent l’efficacité, la sécurité et la durabilité dans la technologie de l’hydrogène. En permettant une ingénierie fiable de l’hydrogène, nous contribuons à un avenir énergétique plus propre et bas carbone.
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