Mincatec mise sur l'hydrogène solide pour révolutionner la mobilité

Les formes liquides ou en gaz comprimé ne sont pas les seules possibilités pour stocker l’hydrogène. Mincatec Energy a fait le choix d’une solution basse pression en emprisonnant les molécules hydrogène dans de la poudre de métal. Ce scénario convient parfaitement à la mobilité durable et à la gestion énergétique d’une maison, d’un bâtiment et à plus grande échelle encore. Directeur de l’entreprise, Emmanuel Bouteleux nous détaille le procédé et ses perspectives.
 
Née en 2013, la société Mincatec a confié la partie recherche et développement à sa filiale Mincatec Energy fondée en 2020. Cette dernière s’active à faire émerger son modèle de stockage de la molécule H2.
 
« Sous des conditions de pression et de température, l’hydrogène est absorbé dans des fragments métalliques de 0 à 3 mm lors d’une réaction exothermique, c’est-à-dire avec une production de chaleur », expose Emmanuel Bouteleux. « Un peu comme une éponge absorbe l’eau, les molécules H2 entrent dans les interstices du matériau et se retrouvent sous forme solide cristalline. Il reste juste un petit volume mort en gaz. L’hydrogène est injecté à une pression comprise entre 30 et 50 bars dans le réservoir. Pour cette opération, la température dans ce dernier est idéalement à 30° C », poursuit-il. « A l’inverse, la désorption s’effectue dans une réaction endothermique. La pile à combustible commence à recevoir l’hydrogène en raison d’une pression plus élevée dans le réservoir. Puis on réchauffe ce dernier dans un second temps », indique-t-il.

 

Echangeur thermique

« Avec les autres systèmes, tous les éléments du groupe motopropulseur ne produisent que du chaud. Dans le nôtre, le réservoir joue le rôle d’un échangeur thermique. On récupère par exemple la chaleur de la PAC pour faciliter la désorption. Il y a cogénération avec la pile », schématise Emmanuel Bouteleux. « Le carter du réservoir est en aluminium. C’est d’abord une question de légèreté, mais aussi pour le transfert thermique. On a une circulation tout autour du cylindre pour le réchauffer ou le refroidir », précise-t-il. « Cette cogénération permet de revoir le dimensionnement de la ventilation et du radiateur d’un véhicule à hydrogène. Ce qui permet de jouer avec le style de la carrosserie, d’en diminuer le SCX, pour davantage d’efficience », annonce notre interlocuteur.


 

Avec notre solution, la densité énergétique est plus intéressante

 
« Notre base unitaire, c’est un module de 50 litres pesant 85 kg et pouvant contenir 1 kilogramme d’hydrogène. Pour des besoins supérieurs, on multiplie donc le nombre de modules. Chacun d’eux se compose de 4 cylindres qui recevront donc 250 grammes de gaz », calcule le directeur de Mincatec Energy. « Du fait de la poudre métallique, notre réservoir est plus lourd que celui pour l’hydrogène comprimé ou liquide. Mais il est plus léger qu’une batterie chimique. Avec notre solution, la densité énergétique est plus intéressante. A isovolume, on va donc stocker davantage d’énergie, ce qui est intéressant pour les véhicules dans lesquels l’espace est limité », se réjouit-il. « Ce poids plus élevé des réservoirs, on peut aussi s’en servir comme un atout dans les véhicules qui ont besoin de lest pour leur stabilité. C’est le cas par exemple avec des bateaux ou des engins agricoles, de manutention ou du BTP pour lesquels notre technologie est parfaitement adaptée », illustre-t-il.
 

15 ans d’utilisation et une recyclabilité infinie

« Dans une station d’avitaillement, le coût plus élevé du système de stockage est compensé par des besoins moindres en compression. Pareil pour le stationnaire où il n’est plus nécessaire de comprimer l’hydrogène à la sortie d’un électrolyseur. D’où une économie d’énergie pour le stockage. On a donc un Capex et un Opex beaucoup plus bas pour une solution plus efficiente », souligne notre interlocuteur.
 
« Comme on n’a pas de déperdition sur la durée, on peut emmagasiner avec notre solution de l’énergie produite par exemple en été par des sources renouvelables, et ne l’exploiter qu’en hiver. C’est très intéressant pour l’autoconsommation d’une maison, d’un bâtiment ou alimenter le réseau électrique  », ajoute-t-il. « Si nos réservoirs sont aujourd’hui plus chers au kilo stocké, ils n’emploient pas de matières critiques et ne posent donc pas de problèmes géopolitiques. Ils sont recyclables à l’infini. Nous communiquons sur une durée de vie de 4 000 cycles de décharge/recharge, ou 15 ans d’utilisation. Mais nous espérons aller au-delà. Une production à grande échelle nous permettrait d’être plus compétitifs », assure-t-il.
 

Premier démonstrateur avec Shypage

« Dans le cadre du projet Shypage, mené avec notre partenaire UTBM et 2 laboratoires du CRNS, nous devions présenter un démonstrateur pour la mobilité et un autre pour le stationnaire. Comme nous n’avons pas réussi à réunir tout le financement nécessaire, nous nous sommes limités à une application sur un véhicule, en reprenant un quadricycle hydrogène du projet Mobyposte », explique Emmanuel Bouteleux.
 
A noter qu’avec cet ancien programme né en 2008, les réservoirs d’hydrogène employaient déjà le principe d’absorption en hydrures. « Il fallait alors 2 h 30 pour effectuer le plein, contre 10 minutes avec notre solution, ce qui est très proche du temps d’avitaillement en hydrogène comprimé. Ce projet nous a permis de valider notre réservoir pour la mobilité », met-il en avant. « Nous avons conservé le châssis et les moteurs-roues du projet de départ, en remplaçant le réservoir et en ajoutant notre système de contrôle. Nous avons obtenu une autonomie de 180 km, contre 45 km pour Mobyposte où la PAC hydrogène servait plutôt de Range Extender », détaille-t-il.


 

Aussi pour le fluvial

« Avec l’association Dans le Sens de Barge, nous sommes impliqués dans le projet Barge qui vise à développer une propulsion à hydrogène sur un bateau couplé à une barge ? Cet ensemble itinérant doit parcourir la Seine pour des événements culturels. Nous sommes en attente des financements pour boucler l’intégration », rapporte Emmanuel Bouteleux. « Nous ne plaçons pas notre solution en concurrence de l’hydrogène comprimé ou liquide. Nous la voyons plutôt complémentaire, pour des applications précises », plaide-t-il. « Nous travaillons actuellement à la certification de notre réservoir. Pour son industrialisation, nous avons déjà prévu une levée de fonds. Concernant la mobilité, le problème, c’est le stockage.C’est pourquoi nous pensons que nous avancerons plus vite avec le stationnaire », estime-t-il.
 

Des systèmes complets clé en main

« Nous sommes en mesure d’apporter toute l’ingénierie nécessaire autour de notre solution innovante axée sur le réservoir. Parmi nos atouts : des bureaux d’étude pour la mécanique, l’électrique et l’électronique, et pour la gestion de l’énergie », présente le directeur de Mincatec Energy.
 
« Nous pouvons réaliser des études de dimensionnement, mais aussi nous occuper du pilotage des électrolyseurs, des panneaux photovoltaïques, du stockage, de la consommation à l’échelle d’une maison, d’un bâtiment tertiaire ou d’un quartier. De telle sorte à intégrer des systèmes complets clé en main », propose-t-il. « Concernant la mobilité, nous savons fonctionner avec tout type de piles à combustible et piloter tous les moteurs », conclut-il.