L'hydrogène est l'une des énergies écologiques les plus prometteuses du futur. En tant qu'élément le plus abondant de l'univers, il fournit une source inépuisable d'énergie propre qui peut être convertie en électricité par des piles à combustible sans déchets toxiques ni émissions de gaz à effet de serre. Cependant, la clé de l'utilisation généralisée de l'hydrogène réside dans des stratégies efficaces de stockage et de livraison, en particulier lorsqu'il est utilisé pour des applications fixes et automobiles.
L'hydrogène peut être stocké sous forme liquide ou gazeuse, soit pour un stockage à long terme dans des formations géologiques naturelles (telles que des cavernes de sel, des cavernes de roches dures revêtues et des champs de pétrole et de gaz épuisés) ou à court terme sous forme d'hydrogène gazeux comprimé pour le transport et sur -applications embarquées dans les véhicules électriques à pile à combustible. Le stockage liquide est préféré car il nécessite moins d'espace pour un niveau donné de densité d'énergie.
Afin d'atteindre des densités d'énergie suffisantes pour une utilisation pratique, l'hydrogène doit être comprimé à des niveaux de pression élevés. Ceci peut être réalisé en utilisant des technologies de compression mécanique conventionnelles tels que les compresseurs alternatifs, à membrane et linéaires ou des technologies non mécaniques innovantes spécifiquement conçues pour l'hydrogène, telles que les compresseurs cryogéniques, à hydrure métallique et électrochimiques.
Dans le cas du stockage gazeux, il est probable que l'hydrogène sera mélangé au gaz naturel pour le transport dans les infrastructures de canalisations existantes. La densité énergétique de cette solution est limitée par la capacité du pipeline et son intégrité matérielle, ainsi que par les capacités des utilisateurs finaux à gérer de grands volumes d'hydrogène. Plusieurs efforts de recherche sont en cours pour déterminer les performances de ce type de système (voir Kurz et al., 2020a et b).
Pour le stockage des liquides, la meilleure option actuellement disponible consiste à stocker l'hydrogène sous forme de borure de métal alcalin, tel que le borohydrure de nickel (NbH), qui peut supporter un fonctionnement jusqu'à 1 000 °C avec une perte d'efficacité Carnot de seulement 40 %. Néanmoins, ce type de matériau est vulnérable à l'empoisonnement par les traces d'oxygène et d'eau présentes dans l'air ambiant à des températures aussi élevées. De plus, la production de NbH est coûteuse et prend du temps.
Une approche plus rapide et plus rentable consiste à comprimer l'hydrogène à l'aide de pompes centrifuges, une technique déjà largement utilisée dans les applications industrielles. Cependant, les conditions de fonctionnement de telles pompes sont très exigeantes et peuvent entraîner une forte usure des composants de la pompe. Ceci est particulièrement vrai dans le cas des rotors, qui sont soumis à de fortes accélérations de rotation et vibrations. Les dommages qui en résultent pour les pales du rotor et les joints augmentent les coûts de maintenance et de réparation et peuvent compromettre l'efficacité de la pompe et, par conséquent, la fiabilité globale du système.
Pour résoudre ce problème, le Southwest Research Institute (SwRI) a développé un compresseur à piston à moteur linéaire, appelé LMRC, qui est spécialement conçu pour compresser l'hydrogène pour les véhicules électriques à pile à combustible (FCEV). Cette machine hermétique et hermétique utilise une combinaison de solutions développées par SwRI pour se protéger contre la fragilisation et la décrépitation, notamment des revêtements, des conceptions de vannes et des pistons hermétiques. Il présente également une conception de moteur linéaire qui réduit la consommation d'énergie et le nombre de pièces mobiles, augmentant ainsi l'efficacité, la fiabilité et le cycle de vie du produit.
Fabricants d'aimants AlNiCo
