L'ITQ espagnol développe un réacteur intégré pour la production d'hydrogène à partir d'ammoniac

fr.wedoany.com Rapport : Des chercheurs de l'Institut de Technologie Chimique (ITQ) ont développé un réacteur électrochimique à céramique protonique (PCER) qui intègre le craquage de l'ammoniac, la séparation, la purification et la compression de l'hydrogène dans un seul réacteur, permettant d'obtenir directement de l'hydrogène de haute pureté, prêt à être stocké ou transporté. Cette recherche s'inscrit dans le cadre du projet SINGLE, co-dirigé par l'ITQ, qui vise à remplacer les procédés conventionnels de production d'hydrogène par étapes, à forte consommation énergétique, par ce réacteur.

L'ammoniac, contenant 17,6 % d'hydrogène en poids et bénéficiant d'infrastructures mondiales existantes de production et de distribution, est considéré comme un candidat idéal pour le transport de l'hydrogène. Cependant, les procédés d'extraction traditionnels, caractérisés par des étapes complexes et des pertes énergétiques élevées, limitent son application en tant que source d'énergie. Le PCER développé permet de décomposer l'ammoniac et de séparer l'hydrogène en une seule étape, sans nécessiter de chaleur externe ni de compresseur mécanique. David Catalán, chercheur postdoctoral à l'ITQ et co-auteur de l'étude, indique que le nouveau concept de PCER intègre la déshydrogénation de l'ammoniac, la séparation de l'hydrogène et la compression électrochimique en une seule étape, améliorant considérablement l'efficacité énergétique.

Ce système hautement intégré exige un contrôle précis des phénomènes électriques, chimiques et thermiques au sein du réacteur. Pour cela, l'ITQ et l'équipe de l'Université Polytechnique de Catalogne (UPC) ont conçu un modèle de calcul capable de décrire en temps réel le comportement dynamique de la cellule électrochimique, en s'appuyant sur des algorithmes de contrôle avancés pour maintenir la stabilité du système et éviter les pertes de performance. La recherche comprend également un algorithme d'estimation permettant d'obtenir des variables clés telles que la pression partielle d'hydrogène et la résistance de la membrane, contribuant ainsi à prévenir la dégradation du catalyseur et à optimiser la production d'hydrogène. Andreu Cecilia, chercheur à l'UPC, explique que les capteurs logiciels (soft sensors) transforment des signaux incomplets en informations utiles, améliorant ainsi le contrôle du réacteur.

Ce modèle a été validé par des simulations haute fidélité, démontrant une grande cohérence en termes d'efficacité d'extraction, de taux de conversion de l'ammoniac et de comportement thermique. La capacité de validation en temps réel est considérée comme un facteur clé déterminant sa future application industrielle.