Hydrogène liquide ou gazeux : lequel choisir pour un usage industriel ?
Le choix de l'approvisionnement en hydrogène sous forme liquide ou gazeuse dépend de plusieurs facteurs, dont le procédé industriel pour lequel il sera utilisé, le stockage, le transport et la pureté requise pour le procédé en question.
Points clés
• Hydrogène liquide : fluide cryogénique ultra pur très dense, il liquéfie à des très basses températures (20 Kelvin à pression atmosphérique ou -253 °C à 1,013 bar).
• Hydrogène liquide : grande concentration d'énergie. Idéal pour la propulsion spatiale, maritime, aéronautique et comme vecteur cryogénique.
• Hydrogène gazeux : moins onéreux à produire (pas de liquéfaction) et à stocker (réservoir pas cryogéniques et pas de boil off).
• Hydrogène gazeux : utilisé dans les principales applications industrielles : combustion, chimie, métallurgie, traitements thermiques, piles à combustible.
Le choix entre l'hydrogène en phase liquide ou gaz sous pression dépend principalement de son usage final. Certaines applications imposent la phase liquide, mais dans d'autres cas, le choix entre l'état liquide et gazeux est déterminé par des facteurs de praticité et de convenance.
Bien que de nombreuses applications emploient l'hydrogène sous forme gazeuse, celui-ci peut également être livré et stocké à l'état liquide sur le site d'utilisation lorsque les volumes requis sont importants et l'espace de stockage réduit.
Il est ainsi possible d'optimiser son transport en réduisant le nombre de trajets, mais aussi de stocker de plus grands volumes.
Hydrogène liquide : cas d'usage et secteurs clés
Certaines technologies nécessitent l'hydrogène sous forme liquide : c’est le cas de la propulsion des véhicules spatiaux, mais aussi des tests et du développement de solutions innovantes comme l’injection directe pour la mobilité terrestre lourde, navale et aérospatiale. Il est également utilisé pour ses caractéristiques thermiques de froid extrême dans les projets de recherche scientifique, afin de maintenir à très basses températures des équipements critiques comme les télescopes spatiaux. Air Liquide vous propose de l'hydrogène sous forme liquide, naturellement ultrapur, livré sur votre site grâce à sa flotte de camions cryogéniques et à des solutions de transport maritime adaptées.
Hydrogène gazeux : le standard des procédés industriels
L’hydrogène gazeux est utilisé dans la plupart des applications industrielles : comme vecteur énergétique lors de la combustion dans les fours pour le ciment et le verre, pour la chimie et l'hydrogénation des corps gras, pour la propulsion des nouveaux véhicules alimentés en électricité grâce aux piles à combustible, ou encore pour les traitements thermiques des métaux.
L'hydrogène gazeux sous pression constitue la solution classique pour la plupart des utilisations industrielles.
Air Liquide vous propose des solutions en bouteilles, en cadres de bouteilles et en semi-remorques à 200 et 300 bars, livrées sur votre site avec la qualité et la pureté adaptées à vos nouveaux projets ou besoins industriels courants.
Le choix de la liquéfaction de l’hydrogène : avantages et limitations
Les atouts de l’hydrogène liquide : logistique optimisée et pureté extrême
La liquéfaction permet d'augmenter la densité de l'hydrogène et donc de pouvoir stocker plus de molécules dans de plus petits réservoirs. Sa masse volumique (la quantité de matière présente dans un volume donné) est très élevée : en effet, 1 kg d'hydrogène liquide à pression atmosphérique occupe 14 litres, contre 11 000 litres pour l'hydrogène gazeux à pression atmosphérique. Une semi-remorque pour LH2 peut transporter environ 4 tonnes d'hydrogène, tandis qu'un tube trailer à 300 bar contient beaucoup moins d'une tonne de GH2 (hydrogène gazeux).
Les avantages logistiques et de stockage sont bien réels. La liquéfaction à -253 °C permet aussi de purifier le produit, car toutes les impuretés, à l'exception de l'hélium, se solidifient à ces très basses températures. On obtient ainsi une pureté de au moins 99,999 %.
Les défis de l’hydrogène liquide : consommation énergétique et sécurité cryogénique
La liquéfaction de l'hydrogène est un procédé énergivore, consommant autour de 30 % de son contenu énergétique intrinsèque. Cependant les gains en transport et en logistique justifient économiquement cette "perte énergétique"
L'hydrogène liquide nécessite une vigilance extrême. En plus des contraintes liées à la molécule de H2, il est indispensable de prendre en compte les risques cryogéniques et le phénomène d'expansion volumique qui survient lors de la transition de la phase liquide à la phase gazeuse.
Les opérateurs doivent porter des équipements de protection individuelle (EPI) appropriés ; les installations doivent être conçues avec des matériaux résistants à la fragilisation par le froid, et le stockage s'effectue généralement dans des réservoirs sous vide à parois multiples (MLI – Multi-Layer Insulation) équipés d'un dispositif de gestion du boil-off.
Avez-vous des questions sur l'hydrogène ?
Découvrez nos solutions dédiées
Sur le thème de l’hydrogène
Vous avez des questions sur les solutions hydrogène liquide ou gazeux pour l’industrie ? Remplissez notre formulaire de contact.
Nos experts vous répondront dans les plus brefs délais.