Production d'hydrogène par la décomposition de l'amoniaque pour le stockage d'energie – HADES

L’un des principaux obstacles à la transition des combustibles fossiles vers les énergies renouvelables (EnR) est leur intermittence, qui nécessite une solution énergétique hybride combinant des sources renouvelables et le stockage de produits chimiques. Bien que la transformation de l’électricité en hydrogène (H2) soit relativement mature et efficiente, les coûts liés au stockage et à la distribution de H2 rendent attrayantes des technologies telles que le craquage de l’ammoniac (NH3).

Le consortium HADES est composé de 3 partenaires allemands et 5 français, avec un coordinateur local dans chaque pays et des responsables de work packages répartis équitablement entre les 2 pays. Chacun apporte des expertises complémentaires pour couvrir le programme de travail (chaîne de fabrication et d'analyse), depuis la synthèse de matériaux (ICGM, IMN, EIFER), la définition de nouvelles combinaisons de catalyseurs et mécanismes associés (IC2MP, IMN, KIT, DLR), la mise en forme/caractérisations d’édifices (DLR, EIFER, ICGM, IMN, FEMTO), des marchés et de l'environnement (EDF, KIT, EIFER).

Les partenaires impliqués dans le projet HADES s'engagent à ouvrir la voie à la future adoption sur le marché de H2 vert issu de la décomposition de NH3 en développant une technologie efficace et rentable sans gaz carbonique (CO2) basée sur un réacteur planaire. HADES vise à permettre le craquage électrocatalytique du NH3, la compression et la purification de H2 à partir d'électricité renouvelable en une seule étape via un réacteur électrochimique en céramique protonique. Le projet, axé sur huit objectifs, favorisera les avantages d'intensification des processus électrochimiques, des réacteurs à membrane et de la catalyse avancée pour mettre en place une technologie hautement efficace, compacte et modulaire. Le premier objectif est de décrypter les mécanismes de décomposition du NH3 pour sélectionner les matériaux appropriés. Pour construire le réacteur, des cellules en céramique protonique à support métallique ou céramique-métal seront comparées afin de réduire les dépenses d'investissement de la technologie. La fabrication des cellules sera soutenue par de la modélisation pour optimiser la microstructure, mais aussi pour cibler des conditions de fonctionnement spécifiques afin de réduire les dépenses opérationnelles. Il fournira également des recommandations pour l'intégration des processus et les cas d'application. Sur la base d'études économiques, environnementales, sociales, réglementaires et de sécurité, HADES identifiera les besoins du marché en H2 issu du craquage du NH3, fournira des recommandations aux décideurs politiques et mettra en évidence ses avantages par rapport à d'autres technologies.

Le principal objectif du projet HADES sera la réalisation d’un réacteur validé à l’échelle du laboratoire pour la mise en œuvre d’H2 comprimé renouvelable issu du craquage de NH3. En fournissant cette chaîne d'approvisionnement supplémentaire en H2, la technologie HADES peut accélérer le déploiement de l'économie de l'H2 en Europe. Profitant des progrès existants dans les cellules d'électrolyse à oxyde solide, une étape de développement de 10 ans suffit pour grimper en TRL et atteindre la réalisation de petits systèmes (1 MW) d'ici 2040. Ainsi, cela offrira une nouvelle voie pour la fourniture et le développement de technologies consommatrices d'H2 (production d'e-carburants) et d'industries (acier, chimie), ainsi que stabilisation du réseau en raison des fluctuations inhérentes aux sources EnR, recommandation de conditions d'exploitation et de caractéristiques de mise en œuvre pour les utilisateurs industriels, ainsi qu'une augmentation d’acceptation sociale des technologies Power-to-X (PtX). Enfin, HADES fournira des conseils sur les potentiels d'amélioration liés aux impacts sociaux identifiés et des points de départ pour des projets de recherche inter/transdisciplinaires de suivi afin d'accélérer le déploiement de la technologie sur le marché.