L'hydrogène, l'élément le plus simple mais aussi le plus abondant de l'univers, est incroyablement polyvalent et a récemment été exploité dans piles à combustible à hydrogène via un processus électrochimique qui combine l’hydrogène et l’oxygène pour produire de l’eau et du gaz. Ces cellules peuvent potentiellement résoudre certains des problèmes énergétiques les plus urgents. Alors que le débat se poursuit sur les avantages et les inconvénients des piles à combustible à hydrogène, il n’est pas contesté que l’hydrogène constitue une alternative écologique aux combustibles fossiles, capable de fournir une énergie à haute densité pour de nombreuses installations industrielles et modes de transport.
Ici, nous examinerons comment les piles à combustible à hydrogène vont changer l'avenir de l'utilisation de l'énergie et comment les entreprises bénéficieront de cette évolution.
Table des matières
Marché mondial des piles à combustible à hydrogène
Faits concernant les piles à combustible alimentées à l’hydrogène
Conclusion
Marché mondial des piles à combustible à hydrogène
Le marché mondial des piles à combustible à hydrogène valait environ 6.6 milliards de dollars en 2021, et les entreprises de piles à combustible de continuer à travailler pour rendre les piles à combustible à hydrogène plus légères, moins coûteuses à produire et nécessitant moins de pièces.
Ainsi, le marché devrait représenter 19.5 milliards de dollars d’ici 2027 et enregistrer un TCAC de 21 % entre 2022 et 2027. La demande d’énergie propre dans certaines régions, notamment en Asie-Pacifique, alimente encore davantage la croissance du secteur de l’hydrogène. marché des piles à combustible, le Japon dominant l'expansion du secteur via une gamme d'applications. Parmi les autres pays où la croissance future semble inévitable, citons la Chine, l’Allemagne et la Corée.
Faits concernant les piles à combustible alimentées à l’hydrogène
Voici les 10 faits sur piles à combustible à hydrogène qui les distinguent des autres systèmes de stockage de carburant :
Les piles à combustible sont une source d'énergie propre
Piles à hydrogène se présenter comme une source d’énergie propre avec peu d’impact environnemental. Aucune combustion n’est impliquée dans le stockage et les sous-produits sont uniquement de la chaleur et de l’eau. De plus, contrairement à l’hydroélectricité ou aux biocarburants, il n’est pas nécessaire de disposer de vastes superficies pour produire de l’hydrogène.
La NASA s’efforce même d’utiliser l’hydrogène comme ressource, l’eau produite comme sous-produit étant utilisée comme eau potable pour les astronautes. Ce fait démontre comment piles à combustible à hydrogène sont une ressource non toxique, ce qui les rend supérieurs au charbon, à l’énergie nucléaire ou au gaz naturel.
Les cellules à hydrogène ont peu de pollution sonore ou visuelle
Comme les autres sources d'énergie, piles à combustible à hydrogène ne génèrent pas de bruit excessif. Même les véhicules fonctionnant à l’hydrogène sont moins bruyants que ceux utilisant des moteurs à combustion interne conventionnels. Les moteurs de véhicules traditionnels impliquent des explosions et des pièces mécaniques en mouvement, tandis que le processus électrochimique dans les piles à combustible est silencieux et produit un bruit mécanique minimal. C'est une des raisons pour lesquelles il est estimé qu'environ 20 % des véhicules dans le monde seront alimentés par des piles à combustible d'ici 2030.
La conception simple des piles à combustible réduit le besoin de composants mécaniques complexes susceptibles de contribuer à la pollution visuelle. La conception épurée de piles à hydrogène améliore leur compatibilité visuelle via plusieurs applications.
Les piles à combustible sont polyvalentes
La polyvalence de piles à combustible à hydrogène est également un facteur majeur dans leur adoption croissante. Leurs applications vont de l’alimentation des véhicules et des bâtiments aux gadgets électroniques portables et aux structures électriques alternatives.
Les piles à combustible à hydrogène sont également explorées pour les industries maritimes et aérospatiales. Cette tendance vers la propulsion à base d’hydrogène vise à réduire les émissions et à créer un impact environnemental minimal.
Les cellules alimentées à l'hydrogène ont des temps de charge rapides
Le dernier conceptions de piles à combustible à hydrogène ont considérablement réduit les temps de charge. Ceci a été réalisé en utilisant un serpentin semi-cylindrique comme échangeur de chaleur interne, refroidissant plus rapidement la pile à combustible à hydrogène solide, ce qui l’aide à se charger plus rapidement.
Grâce à cette méthode, le temps de chargement de l'hydrogène a été réduit de 59 % par rapport à l'utilisation d'un échangeur de chaleur à serpentin hélicoïdal conventionnel.
Les piles à combustible offrent une longue durée d'utilisation
La durée de vie exacte d'un Pile à combustible dépend de son utilisation car les batteries se déchargent à des rythmes différents selon leurs applications. Par exemple, les véhicules à pile à combustible à hydrogène peuvent parcourir en moyenne 312 et 380 miles avant de faire le plein. Les piles de combustible dans les cellules sont conçues pour une utilisation à vie, entre 150,000 200,000 et XNUMX XNUMX milles. À la fin de leur durée de vie, les piles à combustible peuvent être démontées et les composants recyclés.
Cette durée est supérieure à celle offerte par les véhicules électriques (VE). La température extérieure n'a pas d'impact sur l'efficacité d'une pile à combustible. Il ne se détériore pas par temps froid comme lorsqu'il est utilisé dans les véhicules électriques. Cet avantage des piles à combustible à hydrogène est amplifié lorsqu’il est combiné à leurs temps de charge rapides.
Les cellules à hydrogène sont plus puissantes
Les piles à combustible sont une source d’énergie à haute densité avec une excellente efficacité énergétique. En général, l’hydrogène possède le contenu énergétique le plus élevé de tous les carburants courants en termes de poids. L’hydrogène liquide et les gaz à haute pression ont une densité d’énergie gravimétrique trois fois supérieure à celle du GNL et du diesel, et une énergie volumétrique similaire à celle du gaz naturel.
L’efficacité énergétique permet de produire plus d’énergie par livre de carburant. Par exemple, une centrale électrique à combustion traditionnelle produit de l’électricité avec un rendement de 33 à 35 %, contrairement à 65 % des autres piles à combustible. La même chose se produit avec les véhicules, où piles à combustible à hydrogène déployer 40 à 60 % de l’énergie tout en offrant une réduction de 50 % de la consommation de carburant.
La technologie des cellules à hydrogène est idéale pour les communautés rurales
Dans de nombreux pays, les centrales énergétiques sont situées loin des centres-villes et des réseaux de distribution sont nécessaires pour garantir que l'électricité soit régulièrement livrée aux consommateurs. De même, des solutions concrètes sont nécessaires pour fournir de l’électricité aux communautés rurales. Les chercheurs ont révélé qu’étendre le pouvoir à de telles zones est économiquement et techniquement irréalisable.
La simplicité et l'efficacité de réservoirs de carburant en font une ressource énergétique adaptée aux zones rurales. Leur fonctionnement est indépendant de toute pièce mobile et ont une longue durée de vie, pouvant aller jusqu'à 40,000 XNUMX heures. En outre, ceux-ci peuvent être empilés pour répondre à différents besoins en énergie.
Tirant parti du fait que les piles à combustible génèrent simultanément de la chaleur et de l’électricité, les deux peuvent être utilisées à des fins différentes. Par exemple, la chaleur peut être extraite et utilisée pour les équipements de ventilation et de climatisation (CVC). Par exemple, en Afrique du Sud, 13 % de l’énergie est utilisée pour le chauffage des locaux et 32 % pour l’eau chaude.
Les piles à combustible peuvent fonctionner comme alimentation de secours
Les piles à combustible à hydrogène sont devenues une technologie prometteuse pour les applications d’alimentation de secours. L'alimentation de secours fait référence à l'utilisation de sources d'alimentation secondaires pour fournir de l'énergie en cas de panne d'électricité soudaine. Ceci est essentiel pour les infrastructures telles que les centres de données, les hôpitaux et les réseaux de télécommunications. Cellules à hydrogène fournir une alimentation fiable à une telle infrastructure, avec une disponibilité élevée et de faibles exigences de maintenance. De nombreuses organisations dans le monde déploient des piles à combustible pour tirer le meilleur parti de leurs avantages.
Les cellules à hydrogène sont portables
L’énergie portable est indispensable pour les individus et les organisations travaillant dans de nombreux domaines, et une forte dépendance à l’égard d’énormes structures de pouvoir peut entraîner des restrictions en termes de mouvement. Heureusement, réservoirs de carburant sont apparus comme une solution à ces besoins. Les systèmes de carburant portables pèsent moins de 10 kg et fournissent une puissance inférieure à 5 kW.
Plus petit micro-piles à combustible peuvent être utilisés pour alimenter des téléphones mobiles et des ordinateurs portables et présentent des avantages liés à la réduction de poids et à la densité énergétique par rapport aux batteries lithium-ion. D’un autre côté, l’énergie portable à grande échelle s’avère prometteuse pour les applications géographiquement éloignées comme les stations météorologiques.
Les piles à combustible peuvent démocratiser le pouvoir
Une dépendance excessive aux combustibles fossiles pour produire de l’électricité épuise les systèmes énergétiques et pollue l’environnement. Les piles à combustible permettre une production d'énergie distribuée qui aide les communautés et les petites entités à produire plus d'électricité. En outre, une moindre dépendance à l’égard des réseaux électriques centralisés peut donner plus de contrôle aux individus et aux communautés locales, contribuant ainsi à réduire le risque de hausse des prix des combustibles fossiles lorsque les stocks deviennent courts.
La production d'électricité décentralisée à partir de combustibles fossiles améliore la résilience en cas de pannes de réseau ou de catastrophes naturelles, et la production d'électricité localisée signifie que les installations et services critiques peuvent continuer à fonctionner même lorsque le réseau centralisé est perturbé.
Conclusion
Les recherches en cours se concentrent sur l'identification et le développement d'une technologie de pile à combustible afin de réduire les coûts et d'étendre la durée de vie des composants de la pile à combustible tels que les catalyseurs, les membranes, les plaques bipolaires et les assemblages membrane-électrode. Les processus de fabrication en grand volume et les faibles coûts rendront également les structures de piles à combustible compétitives par rapport aux technologies conventionnelles.
Ces types de piles à combustible améliorées contribuent de plus en plus à alimenter les communautés et les industries qui en ont besoin. À mesure que la technologie s’améliore, nous la verrons probablement exploitée dans encore plus de secteurs de la société.
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