Des générateurs d’hydrogène efficaces pour une production d’hydrogène abordable

Située à Bend, dans l'Oregon, aux États-Unis, Element 1 Corp est un leader mondial dans le développement de générateurs de méthanol en hydrogène pour une production d'hydrogène abordable, sur site et à la demande. S'appuyant sur plus de 140 ans d'expérience dans la production d'hydrogène, la purification de l'hydrogène et les piles à combustible, l'équipe technique d'Element 1 a réalisé le générateur d'hydrogène le plus compact et le plus efficace disponible aujourd'hui.

Reconnaissant que la fabrication de l'hydrogène n'est pas difficile mais que le transport de l'hydrogène (comprimé ou liquide) est coûteux et difficile, l'approche utilisée par Element 1 consiste à convertir un mélange de méthanol et d'eau en hydrogène de haute pureté au point d'utilisation. Le produit hydrogène respecte ou dépasse les spécifications de pureté ISO 14687-2019 pour les piles à combustible à membrane électrolytique polymère (PEM) à basse température ainsi que pour l'hydrogène comprimé destiné à être distribué dans des cylindres de stockage embarqués pour les véhicules à pile à combustible. La pureté typique de l'hydrogène du produit est >99,997 % d'hydrogène avec <0,2 ppm de CO (base sèche). L'impureté est du méthane à <30 ppm et il y a environ 40 ppm à 70 ppm de vapeur d'eau.

Avec trois modèles de produits allant de 4 kg d'hydrogène par jour à 390 kg d'hydrogène par jour, un générateur d'hydrogène Element 1 fonctionne selon un processus thermochimique très efficace et atteint une efficacité énergétique allant jusqu'à 84 %, ce qui se traduit par un faible coût de l'hydrogène au point de production. utiliser. Par exemple, avec un prix du méthanol de 400 $/tonne métrique, le coût de l’hydrogène produit est inférieur à 3 $/kg d’hydrogène. La puissance électrique requise est négligeable, inférieure à 1 kW à la production maximale d'hydrogène sur les plus grands générateurs d'hydrogène, soit environ 0,1 kWh/kg d'hydrogène livré à l'utilisateur. Cela représente 500 fois moins d’énergie électrique que celle des électrolyseurs d’eau classiques.

De plus, même les plus gros générateurs d’hydrogène sont de petite taille et entièrement autonomes. Par exemple, le M/L18 est conçu pour fournir 235 kg d'hydrogène par jour, et il ne mesure que 879 mm (L) sur 2 080 mm (P) sur 1 380 mm (H), ce qui le rend pratique à installer sur un véhicule (par exemple, moyen (camion de service ou poids lourd) ou navire maritime. Le générateur d'hydrogène M/L18 se marie bien avec un module de pile à combustible d'une puissance nominale de 140 kW à 150 kW (la désignation L indique les applications stationnaires et la désignation M indique les applications de mobilité).

Le L18 et ses variantes plus grandes montrent également un potentiel pour la production d'énergie électrique distribuée (primaire et de secours) pour des applications, notamment les stations de recharge de véhicules électriques à batterie (BEV), les centres de données, le commerce, les développements hors réseau, l'énergie temporaire ou transportable et les besoins critiques. Infrastructure. Toutes ces applications bénéficient de la facilité et du faible coût du transport du méthanol liquide à l’aide des infrastructures existantes développées pour la distribution de carburants pétroliers (essence, diesel, carburant aviation).

L'architecture du produit autonome de production d'énergie électrique est simple, avec seulement des différences mineures pour un générateur d'hydrogène alimenté par pile à combustible classique utilisant une alimentation en hydrogène comprimé. La figure 1 est un modèle 3D d'un système de démonstration sur l'élément 1 utilisé pour recharger les voitures électriques (voir également les figures 2 et 3). Les principaux composants sont installés dans un conteneur d'expédition modifié de dix pieds et comprennent un générateur d'hydrogène L18, un module de pile à combustible PowerCell PS200 et un parc de batteries nickel-zinc Zinc Five (96 kWh). L'électronique de puissance et le refroidissement (pour la pile à combustible) sont externes.

À la production d'hydrogène nominale maximale du L18 (235 kg d'hydrogène par jour), le module de pile à combustible produira environ 143 kW. C'est plus que suffisant pour faire fonctionner simultanément les trois câbles de charge BEV de niveau 2, ainsi que le câble de charge Tesla de niveau 3. Pour démontrer toute la capacité du groupe électrogène, il est également équipé d'une sortie 480 VAC/triphasée représentative de la puissance requise pour de nombreuses applications de bâtiment. La chimie des batteries nickel-zinc a été choisie par rapport aux batteries lithium-ion en raison de la sécurité inhérente des batteries nickel-zinc : elles ne subiront pas d'emballement thermique ni de combustion.