ERDF — CNRS — H2CO2 — EMERGENT (Q3680378)

L’hydrogène un vecteur énergétique prometteurLe dihydrogène (appelé usuellement hydrogène) présente l'avantage d'être uncombustible décarboné, qui lors de son oxydation, génère uniquement de la vapeur d'eau.On estime que si l’utilisation d’hydrogène était déployée à large échelle elle pourraitcontribuer à une réduction de 20% des émissions de CO2.La valorisation de l'hydrogène comme vecteur énergétique se décompose en trois étapessuccessives que sont sa production, son stockage et son utilisation. L'hydrogène n'étantquasiment pas présent à l'état naturel sur terre sous forme moléculaire stable, un trèsgrand nombre de procédés existent pour sa production. Il peut être produit à partir deprocédés bio-sourcés (gazéification de biomasse par exemple) ou par gazéification decombustibles fossiles. L'hydrogène est aussi présent dans des gaz résiduels de procédésindustriels, comme le gaz de cokerie et le gaz de haut fourneau, qui pour certains sontencore peu valorisés. L'hydrogène est également considéré comme un vecteurénergétique permettant de compenser les écarts entre la production et la demanded'électricité, en le fabriquant par électrolyse de l'eau dans les périodes de surproductionélectrique. Cette solution 'power-to-gas' s'avère particulièrement pertinente pour lessystèmes d'énergies renouvelables très intermittents comme le solaire (alternancejour/nuit) ou l'éolien (conditions météorologiques). D'autres moyens de production d'hydrogène sans passer par la production d’électricité existent comme par exemple ladécomposition photocatalytique de l’eau sous lumière visible (solaire). Ces systèmesinnovants doivent toujours être optimisés en termes de rendements et d'utilisation dematériaux appropriés (peu coûteux, non toxiques, recyclables etc.).Le stockage de l’hydrogène : un enjeu majeurUn enjeu majeur pour le déploiement efficace et rentable de l'hydrogène est sonstockage et sa distribution sécurisés. Le risque lié à son inflammabilité est peu différentdes autres combustibles gazeux. Sa prise en compte bénéficie notamment de l'expérienceacquise lors de la distribution du gaz manufacturé ('gaz de ville') dans le réseau avant lepassage au gaz naturel dans les années 1960. La principale difficulté liée au transport del'hydrogène provient de sa faible densité qui impose de développer des moyens destockage adéquats. Pour la méthode de stockage physique, l'hydrogène est stocké soussa forme moléculaire diatomique, soit dans un récipient fermé à haute pression et à bassetempérature, par exemple en utilisant des réservoirs à haute pression ou une cryocompression,soit en le faisant adsorber sur des matériaux à surface élevée (matériauxporeux). Cependant, les niveaux d'énergie d'hydrogénation/déshydrogénation de cesmatériaux présentent un important déficit énergétique et sont donc généralement peuefficaces.Ce problème de stockage de l'hydrogène peut être résolu en utilisant des composéschimiques plus stables et à haute teneur en hydrogène. La plupart de ces composés sontliquides à la température ambiante. De petits composés organiques tels que l'alcool (telque le méthanol) ou l'acide formique (HCOOH) peuvent être utilisés pour le stockage del'hydrogène grâce à une libération aisée de l'hydrogène.cf suite dossier candidature (French)

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Hydrogen is a promising energy carrierDihydrogen (usually referred to as hydrogen) has the advantage of being a decarbonised fuel, which in its oxidation generates only water vapour.It is estimated that if hydrogen were deployed on a large scale, it could contribute to a 20 % reduction in CO2 emissions. Since hydrogen is hardly present in the natural state on earth in a stable molecular form, a very large number of processes exist for its production. It can be produced from bio-based processes (e.g. biomass gasification) or by gasification of fossil fuels. Hydrogen is also present in residual gases from industrial processes, such as coking plant gas and blast furnace gas, some of which are still little recovered. Hydrogen is also considered an energy carrier to compensate for the differences between electricity generation and demand, by producing it by electrolysis of water during periods of overproduction. This power-to-gas solution is particularly relevant for very intermittent renewable energy systems such as solar (day/night alternance) or wind (weather conditions). Other means of hydrogen production without electricity generation exist, such as photocatalytic decomposition of water under visible (solar) light. These innovative systems must always be optimised in terms of efficiency and the use of appropriate materials (inexpensive, non-toxic, recyclable, etc.).Hygen storage: a major challengeA major challenge for the efficient and cost-effective deployment of hydrogen is its secure storage and distribution. The risk of flammability is little different than other gaseous fuels. Its consideration benefits in particular from the experience gained in the distribution of manufactured gas (‘city gas’) in the network prior to the transition to natural gas in the 1960s. The main difficulty in transporting hydrogen stems from its low density, which requires the development of adequate storage facilities. For the physical storage method, hydrogen is stored in its molecular diatomic form, either in a high-pressure, low-temperature closed container, e.g. by using high pressure tanks or cryocompression, or by adsorbing it on high-surface materials (porous materials). However, the energy levels of hydrogenation/dehydrogenation of these materials have a significant energy deficit and are therefore generally ineffective.This hydrogen storage problem can be solved by using more stable chemical compounds with high hydrogen content. Most of these compounds areliquid at room temperature. Small organic compounds such as alcohol (such as methanol) or formic acid (HCOOH) can be used for hydrogen storage through easy release of hydrogen. (English)

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18 November 2021

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Wasserstoff ist ein vielversprechender EnergieträgerDihydrogen (üblich als Wasserstoff bezeichnet) hat den Vorteil, dass er ein dekarbonisierter Brennstoff ist, der bei seiner Oxidation nur Wasserdampf erzeugt.Es wird davon ausgegangen, dass der Einsatz von Wasserstoff in großem Maßstab zu einer Verringerung der CO2-Emissionen um 20 % beitragen könnte.Die Verwertung von Wasserstoff als Energieträger zerfällt in drei aufeinander folgende Phasen: Produktion, Speicherung und Nutzung. Da Wasserstoff im natürlichen Zustand nicht in stabiler molekularer Form auf der Erde vorhanden ist, gibt es eine Vielzahl von Verfahren für seine Herstellung. Es kann aus biobasierten Verfahren (z. B. Vergasung von Biomasse) oder durch Vergasung fossiler Brennstoffe hergestellt werden. Wasserstoff ist auch in Abgasen industrieller Prozesse wie Kokereigas und Hochofengas vorhanden, die zum Teil noch wenigverwertet werden. Wasserstoff gilt auch als Energieträger, der die Unterschiede zwischen Stromerzeugung und -nachfrage durch die Elektrolyse von Wasser in Zeiten der Überstromerzeugung ausgleichen kann. Diese Power-to-Gas-Lösung ist besonders relevant für stark intermittierende erneuerbare Energiesysteme wie Solar (Alternative Tag/Nacht) oder Windkraft (Wetterbedingungen). Es gibt andere Wege der Wasserstofferzeugung, ohne Strom zu erzeugen, wie z. B. die photokatalytische Zersetzung von Wasser unter sichtbarem Licht (Sonnenlicht). Diese innovativen Systeme müssen stets im Hinblick auf den Wirkungsgrad und die Verwendung geeigneter Materialien (niedrige Kosten, ungiftig, recycelbar usw.) optimiert werden.Die Speicherung von Wasserstoff: eine große HerausforderungEine wichtige Herausforderung für die effiziente und kostengünstige Einführung von Wasserstoff ist die sichere Lagerung und Verteilung von Wasserstoff. Die mit der Entflammbarkeit verbundene Gefahr unterscheidet sich kaum von anderen gasförmigen Brennstoffen. Seine Berücksichtigung profitiert insbesondere von den Erfahrungen, die bei der Verteilung von Fertiggas (‚Stadtgas‘) in das Netz vor der Umstellung auf Erdgas in den 1960er Jahren gesammelt wurden. Die Hauptschwierigkeit im Zusammenhang mit dem Transport von Wasserstoff ist auf die geringe Dichte zurückzuführen, die die Entwicklung angemessener Speicherkapazitäten erfordert. Bei der physikalischen Speicherung wird Wasserstoff in seiner diatomischen molekularen Form in einem geschlossenen Behälter mit hohem Druck und niedriger Temperatur gelagert, z. B. durch Verwendung von Hochdruckbehältern oder Kryokompression oder durch Adsorption auf Materialien mit hoher Oberfläche (poröse Materialien). Allerdings weisen die Hydrierungs-/Dehydrierungsenergieniveaus dieser Materialien ein erhebliches Energiedefizit auf und sind daher im Allgemeinen unwirksam.Dieses Problem der Wasserstoffspeicherung kann durch Verwendung stabilerer chemischer Verbindungen mit hohem Wasserstoffgehalt gelöst werden. Die meisten dieser Verbindungen sind bei Raumtemperatur flüssig. Kleine organische Verbindungen wie Alkohol (z. B. Methanol) oder Ameisensäure (HCOOH) können durch einfache Freisetzung von Wasserstoff zur Speicherung von Wasserstoff verwendet werden. (German)

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1 December 2021

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Waterstof is een veelbelovende energiedragerDiwaterstof (meestal waterstof genoemd) heeft als voordeel een koolstofvrije brandstof te zijn, die in zijn oxidatie alleen waterdamp genereert. Naar schatting zou waterstof op grote schaal kunnen bijdragen tot een vermindering van de CO2-uitstoot met 20 %. Aangezien waterstof nauwelijks aanwezig is in de natuurlijke toestand op aarde in een stabiele moleculaire vorm, bestaat er een zeer groot aantal processen voor de productie ervan. Het kan worden geproduceerd met behulp van biogebaseerde processen (bv. vergassing van biomassa) of door vergassing van fossiele brandstoffen. Waterstof is ook aanwezig in restgassen van industriële processen, zoals cokesgas en hoogovengas, waarvan sommige nog steeds weinig worden teruggewonnen. Waterstof wordt ook beschouwd als een energiedrager om de verschillen tussen elektriciteitsopwekking en -vraag te compenseren door het te produceren door middel van elektrolyse van water tijdens periodes van overproductie. Deze power-to-gasoplossing is met name relevant voor zeer intermitterende hernieuwbare energiesystemen zoals zonne-energie (dag/nacht alternantie) of wind (weersomstandigheden). Er bestaan andere middelen voor waterstofproductie zonder elektriciteitsopwekking, zoals fotokatalytische ontleding van water onder zichtbaar (zonne)licht. Deze innovatieve systemen moeten altijd worden geoptimaliseerd in termen van efficiëntie en het gebruik van geschikte materialen (goedkoop, niet-toxisch, recycleerbaar, enz.).Hygenopslag: een grote uitdagingEen grote uitdaging voor een efficiënte en kosteneffectieve uitrol van waterstof is de veilige opslag en distributie ervan. Het risico op ontvlambaarheid is weinig anders dan andere gasvormige brandstoffen. De overweging ervan is met name gebaat bij de ervaring die is opgedaan met de distributie van geproduceerd gas (hierna: „stadsgas”) in het net vóór de overgang naar aardgas in de jaren zestig. De grootste moeilijkheid bij het vervoer van waterstof is het gevolg van de lage dichtheid, die de ontwikkeling van adequate opslagfaciliteiten vereist. Voor de fysieke opslagmethode wordt waterstof opgeslagen in zijn moleculaire diatomische vorm, hetzij in een gesloten recipiënt onder hoge druk, bij lage temperatuur, bijvoorbeeld door gebruik te maken van hogedruktanks of cryocompressie, hetzij door het te adsorberen op hoogzijdige materialen (poreuze materialen). De energieniveaus van hydrogenering/dehydrogenering van deze materialen hebben echter een aanzienlijk energietekort en zijn daarom over het algemeen ondoeltreffend.Dit waterstofopslagprobleem kan worden opgelost door stabielere chemische verbindingen met een hoog waterstofgehalte te gebruiken. De meeste van deze verbindingen zijnvloeibaar bij kamertemperatuur. Kleine organische verbindingen zoals alcohol (zoals methanol) of mierenzuur (HCOOH) kunnen worden gebruikt voor waterstofopslag door het gemakkelijk vrijkomen van waterstof. (Dutch)

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6 December 2021

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L'idrogeno è un vettore energetico promettente (di solito denominato idrogeno) ha il vantaggio di essere un combustibile decarbonizzato, che nella sua ossidazione genera solo vapore acqueo. Si stima che se l'idrogeno fosse dispiegato su larga scala, potrebbe contribuire a una riduzione del 20 % delle emissioni di CO2. Poiché l'idrogeno è appena presente allo stato naturale sulla terra in una forma molecolare stabile, esiste un gran numero di processi per la sua produzione. Può essere prodotto mediante bioprocessi (ad esempio gassificazione da biomassa) o mediante gassificazione di combustibili fossili. L'idrogeno è presente anche nei gas residui provenienti da processi industriali, come il gas da cokeria e il gas di altoforno, alcuni dei quali sono ancora poco recuperati. L'idrogeno è inoltre considerato un vettore energetico per compensare le differenze tra produzione e domanda di energia elettrica, producendolo mediante elettrolisi dell'acqua durante i periodi di sovrapproduzione. Questa soluzione power-to-gas è particolarmente rilevante per i sistemi di energia rinnovabile molto intermittenti come solare (alternanza giorno/notte) o eolico (condizioni meteorologiche). Esistono altri mezzi di produzione di idrogeno senza produzione di elettricità, come la decomposizione fotocatalitica dell'acqua sotto luce visibile (solare). Questi sistemi innovativi devono sempre essere ottimizzati in termini di efficienza e utilizzo di materiali appropriati (economici, atossici, riciclabili, ecc.). una sfida importante per la diffusione dell'idrogeno efficiente ed efficiente in termini di costi è lo stoccaggio e la distribuzione sicuri. Il rischio di infiammabilità è poco diverso da altri combustibili gassosi. La sua considerazione è avvantaggiata in particolare dall'esperienza acquisita nella distribuzione del gas prodotto (in prosieguo: il "gas urbano") nella rete prima del passaggio al gas naturale negli anni'60. La principale difficoltà di trasporto dell'idrogeno deriva dalla sua bassa densità, che richiede lo sviluppo di impianti di stoccaggio adeguati. Per il metodo di stoccaggio fisico, l'idrogeno viene immagazzinato nella sua forma diatomica molecolare, in un contenitore chiuso ad alta pressione e a bassa temperatura, ad esempio utilizzando serbatoi ad alta pressione o criocompressione, o assorbendolo su materiali ad alta superficie (materiali porosi). Tuttavia, i livelli energetici di idrogenazione/deidrogenazione di questi materiali presentano un significativo deficit energetico e sono pertanto generalmente inefficaci. Questo problema di stoccaggio dell'idrogeno può essere risolto utilizzando composti chimici più stabili ad alto contenuto di idrogeno. La maggior parte di questi composti sonoliquidi a temperatura ambiente. Piccoli composti organici come l'alcol (come il metanolo) o l'acido formico (HCOOH) possono essere utilizzati per lo stoccaggio dell'idrogeno attraverso un facile rilascio di idrogeno. (Italian)

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13 January 2022

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20E03971

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ERDF — CNRS — H2CO2 — EMERGENT (Q3680378)

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