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Description

Un réservoir de métaux hydrures est une enceinte remplie de poudre d’un alliage permettant le stockage d’hydrogène, d’éléments garantissant l’échange thermique et de composants permettant le transport des gaz. Les matériaux du corps conteneur sont généralement de l’alliage aluminium ou de l’acier inox. Nos réservoirs de stockage d’hydrogène sont basés sur des alliages de métaux hydrures AB5. L’hydrogène étant stocké à basse pression dans le réservoir, celui-ci constitue une réserve d’énergie sûre et fiable, en particulier pour les applications portables, domestiques ou embarquées.

Les réservoirs individuels peuvent être combinés en matrices pour atteindre tous niveaux souhaités de volumes de H₂ ou de taux de décharge. Contactez-nous pour tous vos besoins de stockage d’hydrogène sur mesure.

Sélectionnez votre système de stockage en fonction de la quantité d’hydrogène dont vous souhaitez disposer. Le numéro figurant dans le nom du produit fait référence à la quantité de Normal Litres de gaz contenue dans le réservoir (par exemple, le réservoir MH150 peut stocker jusqu’à 150NL d’hydrogène). Les utilisations typiques de ces réservoirs sont l’alimentation de piles à combustible, la chromatographie en phase gazeuse et les études de réactions chimiques/expériences en laboratoire.

La performance d’un réservoir de métaux hydrures prend essentiellement en compte les aspects suivants :
. Capacité — la quantité d’hydrogène qui peut être stockée, généralement indiquée en litres standard NL;
. Taux de décharge — le débit auquel l’hydrogène est libéré du réservoir. La fourniture d’une quantité de chaleur suffisante est nécessaire pour permettre cette décharge d’hydrogène. Ce taux est déterminé par le type de métal hydride, l’efficacité de l’échange de chaleur aussi bien que la résistance du transport de gaz;
. Temps de recharge — durée requise pour effectuer la recharge du réservoir;
. Durée de vie — le nombre de cycles que le réservoir peut endurer sans subir de dégradation significative de sa capacité.

Les caractéristiques principales d’un réservoir de métaux hydrures sont :
. Forte densité de stockage
. Capacité de désorption à basse température
. Enclenchement rapide
. Flexibilité dans la taille du réservoir
. Matériaux de la coque: acier inox ou alliage d’aluminium

Comment charger vos réservoirs ?
Les réservoirs de métaux hydrures peuvent être remplis d’hydrogène lorsqu’ils sont connectés à une source de H2 pressurisée ou à un système d’électrolyse de l’eau, par exemple une bouteille de H₂ industrielle qui peut être obtenue chez un distributeur de gaz local. La pression d’entrée typique requise pour charger les réservoirs varie entre 10 et 20 barg selon la taille du réservoir. De plus faibles pressions peuvent être utilisées mais le temps de charge est alors augmenté. Contactez-nous pour obtenir les graphiques décrivant les conditions de charge.

A cause de la réaction exothermique qui se produit lorsque les réservoirs sont chargés, ils doivent être refroidis pendant la phase de remplissage. Les réservoirs de taille petite ou intermédiaire peuvent simplement être immergés dans de l’eau froide/fraiche (dans un verre ou tout autre type de récipient). Les réservoirs larges peuvent, eux, être munis d’un circuit de refroidissement dédié.

Le temps de charge est très court par rapport au temps nécessaire pour charger une batterie conventionnelle. Par exemple, les petits réservoirs MH10 ou MH20 sont complètement chargés en moins de 20 minutes.
Plusieurs réservoirs peuvent être chargés simultanément à partir d’une seule et même source d’hydrogène.

Pragma Industries fournit les accessoires tels que les kits de rechargement, les éléments de connexion et peut vous mettre en contact avec votre fournisseur de gaz local.

Utiliser de l’hydrogène de bonne qualité, avec une pureté au moins égale à 99.99%, permet un usage durable des réservoirs.

Sûreté
Les réservoirs de métaux hydrures sont idéaux pour une utilisation intérieure grâce à leur basse pression de stockage.

Cependant l’utilisateur doit toujours considérer le volume de la pièce dans laquelle il dépose le réservoir et le comparer au volume d’hydrogène stocké. L’hydrogène a une Limite Inférieure d’Inflammabilité (Lower Flammable Limit – LFL) de 4% dilué dans l’air. Nous recommandons que le volume total d’hydrogène détendu stocké ne dépasse jamais 2% (la moitié de la LFL) du volume total de la pièce.

Par exemple, dans une salle classe de

Nos réservoirs sont livrés remplis à l’argon pour être compatible des règles de sécurité du transport aérien. Il est par conséquent nécessaire de les charger d’hydrogène une première fois avant de pouvoir les utiliser.

Comment fonctionne un réservoir de métal hydrure ?
Mécanisme de stockage
L’hydrogène est stocké sous une forme dénommée « métal hydrure » ou « hydrure métallique ».
La plupart des métaux ou alliages peuvent réagir avec l’hydrogène pour former de nouveaux composants, que l’on nomme hydrures métalliques. La formation d’un hydrure métallique est un processus exothermique associé à de la libération de chaleur. Réciproquement, avec la fourniture d’une quantité de chaleur suffisante, de l’hydrogène peut être libéré des hydrures métalliques. Un tel processus de réaction réversible peut être décrit de la façon suivante:

2/nM + H₂ = 2/nMH_n +ΔH

où M désigne le métal ou l’alliage; MH_n l’hydrure métallique; ΔH l’effet thermique associé à la réaction. Suivant les conditions en pression et température, la réaction se déroulera alternativement dans un sens ou dans l’autre et l’hydrogène sera tantôt absorbé, tantôt désorbé.

Les atomes d’hydrogène, soumis à une basse température ou à une haute pression, peuvent pénétrer dans les trous de la structure cristalline du métal ou de l’alliage parent, pour former une solution solide — la α phase; puis la réaction entre l’hydrogène et le métal peut se poursuivre pour former une nouvelle phase — la β phase. La figure ci-dessus représente le modèle simple d’atomes d’hydrogène se positionnant sur le réseau des atomes de métal.

Thermodynamique
Du point de vue de la thermodynamique, l’enthalpie associée à la réaction de formation du métal hydrure reflète la force de la liaison métal-hydrogène dans la phase métal hydrure. La relation liant pression, température et composition de l’hydrure est généralement décrite par un diagramme isotherme Pression-Composition, appelé la courbe PCI.

The relationship between pressure and temperature is described by the Van’t Hoff equation:Dans cette figure, la portion croissante de la partie gauche est la région liée à la α—phase. Les deux phases α et β coexistent dans la région centrale et seule la β—phase est présente dans la partie droite. La pression caractéristique de la région centrale plate est appelée la pression d’équilibre plateau.
La relation entre la pression et la température est exprimée par l’équation de Van’t Hoff :

Ln(PH₂) = ΔH₀/RT – ΔS₀/R

où ΔH₀ et ΔS₀ sont l’enthalpie et l’entropie de la réaction d’absorption d’hydrogène, « R » est la constante des gaz et « T » la température absolue. Cette relation peut être vérifiée expérimentalement en effectuant des mesures PCI sur un matériau donné à différentes températures. En exploitant la relation de Van’t Hoff et la courbe PCI, il est possible de déterminer l’enthalpie et l’entropie de l’équilibre métal-hydrogène.

Type d’hydrures métalliques
Du point de vue de l’ingénieur utilisateur, il existe trois types de métal hydrures communément utilisés, qui sont listés ci-dessous:
– Type AB : Ti-Fe-C, Ti-Fe-Ca, Ti-Fe, Ta, Ti-Fe-Mm,…
– Type AB2 : Ti-Cr-Fe, Ti-Zr-Cr-Fe, Ti-Zr-Cr-Fe-Mn-Cu, Ti-Mn-V, Ti-Zr-Mn-V-Fe,…
– Type AB5 : Ca-Mm-Ni-Al, Mm-Ni-Mn-Co,…