Le stockage d’hydrogène liquéfié est une méthode utilisée pour conserver l’hydrogène, un élément essentiel pour alimenter les piles à combustible des véhicules électriques à hydrogène. Pour mieux comprendre cette technique, il est nécessaire d’expliquer en détail le processus de liquéfaction, les avantages et inconvénients du stockage d’hydrogène liquéfié, ainsi que les défis spécifiques liés à cette méthode.
L’hydrogène est un gaz à température et pression ambiantes, qui présente un faible volume énergétique par unité de volume. Afin d’augmenter sa densité énergétique et faciliter son transport et son stockage, l’hydrogène peut être liquéfié. Le processus de liquéfaction consiste à refroidir le gaz à une température extrêmement basse, de l’ordre de -253°C, pour le transformer en liquide. À cette température, la densité énergétique de l’hydrogène liquide est environ deux fois supérieure à celle de l’hydrogène gazeux comprimé à 700 bars.
Le stockage d’hydrogène liquéfié offre plusieurs avantages par rapport au stockage gazeux à haute pression. Tout d’abord, la densité énergétique plus élevée permet de stocker une plus grande quantité d’énergie dans un volume donné, ce qui se traduit par une autonomie accrue pour les véhicules électriques à hydrogène. De plus, le stockage sous forme liquide présente des avantages en termes de sécurité, car l’hydrogène liquide est moins susceptible de fuir que le gaz sous pression. Enfin, la liquéfaction permet de réduire le poids des réservoirs de stockage, car les réservoirs utilisés pour l’hydrogène liquide sont généralement moins épais et moins lourds que ceux utilisés pour l’hydrogène gazeux comprimé.
Cependant, le stockage d’hydrogène liquéfié présente également plusieurs inconvénients. Le principal défi est la nécessité de maintenir l’hydrogène à une température extrêmement basse. En effet, si la température augmente, l’hydrogène liquide se transforme en gaz, ce qui peut entraîner une surpression et des risques d’explosion. Pour éviter cela, les réservoirs de stockage doivent être conçus pour offrir une isolation thermique efficace, afin de limiter les pertes de chaleur et les échanges thermiques avec l’environnement. Cette isolation renforcée entraîne toutefois un coût supplémentaire et une complexité accrue pour la conception et la fabrication des réservoirs.
De plus, le processus de liquéfaction de l’hydrogène est énergivore et coûteux, car il nécessite de grands équipements de réfrigération et de compression pour atteindre des températures très basses. La consommation d’énergie pour la liquéfaction peut représenter jusqu’à 30% de l’énergie contenue dans l’hydrogène, ce qui réduit l’efficacité globale du système de stockage et augmente les coûts de production.
Un autre défi lié au stockage d’hydrogène liquéfié est le phénomène de « boil-off », qui se produit lorsque le liquide s’évapore et se transforme en gaz en raison de l’absorption de chaleur de l’environnement. Ce phénomène entraîne une perte d’hydrogène et une diminution de l’autonomie du véhicule, ainsi qu’un risque d’augmentation de pression à l’intérieur du réservoir. Pour minimiser le boil-off, les systèmes de stockage d’hydrogène liquéfié peuvent être équipés de dispositifs de gestion de la pression, tels que des soupapes de sécurité et des systèmes de ventilation.