Fiche n°2 : Fonctionnement d’un électrolyseur

Aujourd’hui, l’hydrogène est surtout produit à partir de gaz naturel, ce qui émet beaucoup de CO2. Une autre manière de produire de l’hydrogène est en train de voir le jour, qui permet de produire de l’hydrogène à partir d’énergies renouvelables et décarbonées, l’électrolyse. Mais au fait…

C’est quoi l'Électrolyse ?

Le principe de l’électrolyse est assez simple. On injecte un courant continu dans une solution électrolytique, afin de séparer les molécules d’eau en hydrogène et oxygène.

Processus électrolyseur

Voyons un peu de quoi les électrolyseurs sont faits, notamment le plus répandu : l’électrolyseur alcalin

Fonctionnement électrolyseur

Une cellule d’électrolyseur alcalin est constituée de deux électrodes plongées dans un bain de solution électrolytique. On injecte de forts courants continus, et le tour est joué !

De l’hydrogène se forme à la cathode, et de l’oxygène se forme à l’anode.

Mais l’électrolyse alcaline n’est pas la seule technologie utilisée. Les trois grandes familles sont :

PEM

électrolyseurs à membranes échangeuses de protons (Proton Exchange Membrane)

Alcalin

électrolyseurs alcalins

SOEC

électrolyseurs à oxyde solide à haute température
(Solid Oxide Fuel Cell)

Température de fonctionnement

Le principe général de ces différentes technologies est le même, mais il y a quelques différences

PEM

La solution électrolytique est remplacée par une membrane solide en polymère. Ce sont les protons (H+) qui la traversent et forment l’H2 à la cathode.

Alcalin

Ce sont ces électrolyseurs qui sont décris ci-dessus. L’électrolyte est une solution liquide aqueuse, et ce sont les ions hydroxyde (OH-) qui naviguent à travers la membrane pour former de l’O2 à l’anode.

SOEC

Ici, l’électrolyte est sous forme de céramique solide. A la cathode, l’hydrogène est séparé des ions d’oxygène (O2-), qui vont traverser la membrane céramique et former l’O2 à l’anode.

Chaque technologie a ses avantages et inconvénients. Les électrolyseurs PEM sont redoutablement compatibles avec les sources d’énergies renouvelables. Il sont réactifs, compacts, et ont de bonnes perspectives de production de masse et de rendement.

Les électrolyseurs alcalins sont les plus matures et déployés. Ils sont légèrement moins coûteux que les PEM et son plus adaptés aux productions de masse. 

Les électrolyseurs haute température (SOEC) quant à eux ont un excellent rendement, mais nécessitent des hautes températures et souffrent encore de maladie de jeunesse. Ils ont un avenir très prometteur dans les applications industrielles.

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