1. Percée technologique : La Chine ouvre la voie à un nouveau paradigme dans l'électrolyse directe de l'eau de mer
Récemment, la réunion de lancement du projet clé de R&D de la province du Guangdong intitulé « Technologie et équipement de production d'hydrogène par électrolyse modulaire fractionnée de l'eau de mer sans dessalement », dans la catégorie « Stockage d'énergie nouvelle et énergies renouvelables », s'est tenue avec succès à l'Université de Shenzhen. Le projet se concentrera sur le développement de technologies et d'équipements clés pour une production d'hydrogène à partir d'eau de mer directe, hautement efficace, compatible et stable. Il vise à créer le premier système d'électrolyse de l'eau de mer sans dessalement au monde d'une capacité de 110 Nm³/h, établissant une voie de développement du laboratoire à l'usine et ouvrant la voie au secteur de l'hydrogène vert marin.
Le World Energy Outlook 2024 de l'AIE prévoit que la demande mondiale de pétrole atteindra son pic d'ici 2030, tandis que les applications de l'hydrogène dans le transport maritime et l'aviation pourraient accélérer la réduction de la demande pétrolière.
2. Déploiement technologique mondial et progrès des projets par les principaux pays
1. Europe :Technologie AEM et démonstrations à grande échelle de l'éolien offshore
Le projet SEA4VOLT de l'UE développe des électrolyseurs à membrane échangeuse d'anions (AEM) ciblant l'électrolyse directe de l'eau de mer sans prétraitement, utilisant des catalyseurs non métalliques précieux et des membranes sans fluor pour réduire les coûts de l'hydrogène vert. Le projet NortH2 de l'Allemagne prévoit de construire un système éolien offshore-hydrogène de 10 GW d'ici 2040, produisant 1 million de tonnes d'hydrogène vert par an, avec son sous-projet AquaPrimus lançant un pilote de 28 MW en 2025. Le projet néerlandais PosHYdon couple l'éolien offshore avec le dessalement pour la production d'hydrogène (13 000 tonnes/an), bien qu'il repose sur un prétraitement coûteux.
2. États-Unis :Exploration de matériaux tolérants au sel et applications à grande échelle
La recherche américaine se concentre sur les matériaux d'électrode résistants au chlore et les technologies de membrane. Une équipe de l'Université de Houston a proposé dans Nature Reviews d'améliorer la stabilité des catalyseurs grâce à des couches protectrices et au dopage par hétéroatomes, tout en explorant l'électrolyse hybride (par exemple, l'oxydation organique remplaçant l'évolution de l'oxygène) pour réduire les réactions secondaires. Des entreprises comme Bloom Energy testent les performances des électrolyseurs à oxyde solide (SOEC) dans des environnements à haute salinité, bien que la commercialisation reste lente.
3. Japon :Stratégie hydrogène favorisant l'intégration technologique
La loi japonaise pour la promotion d'une société hydrogène investit 15 000 milliards de yens dans les chaînes d'approvisionnement en hydrogène, collaborant avec Siemens Energy sur l'électrolyse PEM, bien que les projets en mer utilisent encore principalement un prétraitement de dessalement. Le projet JIDAI vise à construire une plateforme flottante offshore d'hydrogène à Hokkaido d'ici 2030, combinant production éolienne avec stockage/transport d'hydrogène liquide, ciblant des coûts de 20 yens/Nm³ (~1,3 yuan/m³).
4. Australie et Singapour : Collaboration internationale sur les nouvelles technologies de production d'hydrogène
Le projet « Production d'hydrogène par décomposition de l'eau de mer solaire-thermique-plasma », fruit d'une collaboration entre l'Australie et l'Université nationale de Singapour, a reçu un financement du gouvernement australien. Il exploite les effets synergiques des procédés photothermiques pour améliorer l'efficacité de production d'hydrogène, visant à réduire la dépendance aux catalyseurs en métaux précieux. En intégrant des résonateurs plasma et des nanomatériaux, cette technologie promet une production d'hydrogène à bas coût dans les zones offshore.
III. Voies techniques et comparaison des coûts
La production mondiale d'hydrogène à partir d'eau de mer suit principalement deux grandes voies techniques :
1. Électrolyse directe de l'eau de mer : Représentée par la technologie développée par l'équipe chinoise de Xie Heping, cette méthode ne nécessite aucun prétraitement et offre des avantages significatifs en termes de coût. Lorsque les prix de l'électricité éolienne offshore tombent sous 0,11 $/kWh, le coût de production d'hydrogène peut être réduit à 15,89 $/kg. D'ici 2030, le coût en Chine devrait descendre sous 15 $/kg, atteignant un seuil compétitif avec l'hydrogène gris.
2. Dessalement suivi d'électrolyse : Bien que mature, cette approche engendre des coûts plus élevés. Le projet néerlandais PosHYdon produit de l'hydrogène à environ 3,5 $/kg, tandis que le projet allemand TractebelOverdick, qui repose sur le dessalement par osmose inverse, rapporte des coûts autour de 4 $/kg.
IV. Défis et orientations futures
1. Défis techniques actuels
Durabilité des matériaux : Une optimisation est encore nécessaire pour la corrosion par Cl⁻ et la précipitation de Ca²⁺/Mg²⁺ lors d'opérations prolongées. Les équipes chinoises ont réussi à contrôler les taux de corrosion à 0,01 mm/an grâce à la technologie de revêtement des plaques bipolaires.
Optimisation des coûts : Les coûts de l'électricité verte doivent descendre en dessous de 0,2 $/kWh pour permettre une commercialisation à grande échelle. La Chine se rapproche progressivement de cet objectif via l'intégration PV + stockage et la localisation des équipements.
Normes et sécurité : L'Organisation internationale de normalisation (ISO) élabore des réglementations de sécurité pour les plateformes de production d'hydrogène en mer. Les Exigences techniques pour les systèmes de production d'hydrogène par électrolyse directe de l'eau de mer, dirigées par la Chine, devraient être publiées d'ici 2026.
2. Tendances futures de développement
Extension des applications : L'hydrogène vert s'intégrera à des produits chimiques comme l'ammoniac et le méthanol synthétiques, formant une chaîne industrielle complète englobant la « production-stockage-utilisation ».
Collaboration internationale : Les projets transfrontaliers accéléreront le transfert de technologie et la reconnaissance mutuelle des normes.
La technologie de production d'hydrogène à partir de l'eau de mer passe du laboratoire à l'industrialisation, les percées chinoises offrant une « solution chinoise » pour la transition énergétique mondiale. L'innovation matérielle soutenue et les politiques publiques devraient faire de l'hydrogène marin une technologie d'approvisionnement en hydrogène vert dominante après 2030, remodelant le paysage énergétique mondial.
