L'ammoniac carburant idéal!

[alopex]

Bonjour,
Je relance une discussion déjà abordée il y a qq mois et qui m'intéresses au plus haut point!
Je suis convaincu (arguments scientifiques à l'appui) que l'ammoniac anhydre est un vecteur énergétique extrêmement prometteur notamment pour la propulsion automobile.
AVANTAGES:
+++ Stockage relativement facile : pression de vapeur 8 bars à 20°C, 20 bars à 50°C, densité énergétique assez élevée : 4 kWh/l contre 10 pour le gazole.
++ Extraction aisée de l’hydrogène : décomposition sur catalyseur Fe à 400°C, chaleur fournie par le collecteur d’échappement.
++ Amélioration de rendement : utilisation pour refroidir l’intercooler, assurer la climatisation, taux de compression majoré (pouvoir antidétonant de H2 equivalent à indice d’octane +/- 130)
++ Rejette uniquement de l’azote et de la vapeur d’eau (CO2 émis en pose fixe à la production donc piégeable)
+ Réduction des oxydes d’azote NOx par NH3 résiduel dans le mélange converti.
+ Facile à transporter par pipeline (aux USA, un pipe de ce type part du golfe du Mexique jusqu’au Missouri…)
INCONVENIENTS
-- Toxicité : danger réel mais qui reste maitrisable (cf étude de danger du Riso National Laboratory au Danemark).
-- Difficulté pour produire de l’H2 très pur pour les piles à combustible (sans problème pour les moteurs à explosion)
Toutes réactions bienvenues, alors à vos claviers !!
-----

[alopex]

Un peu de biblio pour enrichir la discussion…

Etude de danger sur l’ammoniac carburant
http://www.risoe.dk/rispubl/SYS/syspdf/ris-r-1504.pdf
D’autres docs généraux
http://www.ammoniafuelnetwork.org/why.html
http://www.sandia.gov/surface_scienc...H2_economy.pdf
http://www.electricauto.com/_pdfs/Po...0Paper%20B.pdf
La FDS de l’ammoniac anhydre :
http://www.praxair.com/praxair.nsf/d63afe71c771b0d785256519006c5e a1/bda656712a5449bf85256a1b00414a 35/$FILE/002f.pdf
Les propriétés physiques de l’ammoniac anhydre :
http://encyclopedia.airliquide.com/e...9&LanguageID=2

[alopex]

Et encore une petite synthèse de ma composition...

[invite0324077b]

a quel prix peux tu acheter de l'amoniac ?

ou sinon comment peux tu le fabriquer ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[alopex]

Le cours de l’ammoniac aux Etats-Unis pour le 4° trimestre 2007 était de 343 $/t (statistiques de l’US Census Bureau) soit environ 225 €/t. Le litre d’ammoniac vaut donc 0,15 € HT ce qui place l’ammoniac en équivalent gasoil à 0,38 € HT pour un prix du gasoil pétrolier de 0,69 € HT/l. Même en appliquant les mêmes taxes qu’aux produits pétroliers, on reste aux alentours de 1,15 € TTC/l soit 20% de moins.
"extrait de mon pdf..."

[invite0324077b]

c'est pas le prix aux us il y a un ans qui m'interresse c'est le prix aujourd'hui en france , sur terre ... que je peux acheter ...

pour toutes les matieres premieres ou carburant il y a des enormes differences entre les prix par grosse quantité et ce que l'on peut acheter reelement : ca fausse toutes les comparaisons

[alopex]

@Chatelot:
Tu as raison et tort. Raison parce que effectivement, en petits conditionnement l'ammoniac doit revenir à 3-4 € le litre. Tort parce que je pose la question pour un usage en grande quantité par ex flotte de PL ou on a effectivement les prix que j'évoque.
@aux autres:
Alors, ca ne vous inspire rien??

[invite0324077b]

je lis dans ton pdf

les alcanes sont exclu d'emblée car leur combustion produit du CO2

mauvais raisonement : le carbone et le meilleur truc a associer a l'hydrogene pour en faire un liquide facile a transporter

les autres atomes associé a l'hydrogene sont des poid mort : le carbone est un carburant aussi donc n'augmente pas le poid a transporter : et toute economie de poid dans un vehicule fait une economie d'energie

ensuite encore plus fort le carbone peut servir a produire de l'hydrogene avec de la chaleur solaire : il n'y a pas de moyen de faire de l'hydrogene en decomposant de l'eau par une parabole solaire , la chaleur decompose bien l'eau mais ca se recompose imediatement : mais avec du charbon de bois en plus l'oxygene fait du CO qui est un combustible aussi et laisse l'hydrogene libre

ensuite CO et H2 sont les matieres premieres pour faire du carburant de synthese par la methode de fischer tropsh

mais ca ne fait pas assez de H2 : la methode ancienne a été de detruire un peu de CO en CO2 : bien sur il vaut mieux ajouter de l'hydrogene venant d'une autre source : electrolyse de l'eau ...

donc la synthese de carburant liquide est un bon moyen de stocker de l'hydrogene : c'est compliqué mais pas plus compliqué que la fabrication de l'amoniac

et surtout toute la complication est dans l'usine fixe : le vehicule restera aussi simple qu'aujourd'hui : pas besoin d'alourdir le reservoir , d'augmenter le poid de carburant et d'ajouter un reacteur chimique

le bois n'est pas une source d'energie suffisante pour tout le monde : mais je ne le vois pas comme source unique d'energie mais uniquement comme source de carbonne aidé par l'energie solaire pour faire du carburant pour les engins mobiles

il ne faudra plus gaspiller le bois pour se chauffer , mais d'abord en faire du carburant et se contenter des pertes pour se chauffer

l'amoniac aura peut etre une utilisation comme stockage d'energie dans des dans des usines ou l'on a deja d'autres raisons de stocker de l'amoniac

[invite61c21e86]

Le probleme de ton procede chatelot est la cinetique.

Toutes les semaines cette methode magique de Fisher-Tropsh est remise sur le tapis.

de plus la dangerosite est peut-etre plus grande avec CO que NH3.

Le NH3 est deja utilise comme caloporteur (R734 je crois).

[invite0324077b]

je m'interresse au prix d'achat reel car je ne suis pas qu'ecologiste je suis aussi radin : par example je ne crois pas que le bioethanol soit une tres bonne solution
mais quand j'ai vu un pompe de E85 a 0.85euro/litre pres de chez moi , j'en utilise allegrement a la place de l'essence a 1.5euro/litre : meme si il en faut un peu plus pour faire la meme energie que l'essence , il y a une bonne economie

si il y avait moyen d'acheter de l'amoniac a bas prix je ferait peut etre essai sur un groupe electrogene : mais j'ai aucun espoir avec la compexité du transport des matieres dangereuse

[invite0324077b]

de plus la dangerosite est peut-etre plus grande avec CO que NH3.

le CO n'a pas a etre transporter : ce qui sort de l'usine est du carburant normal

[alopex]

La synthèse Fischer Tropsch est effectivement une piste intéressante, mais elle présente l'inconvénient d'émettre du CO2 lors de l'utilisation du carburant de synthèse dans le véhicule ce qui ne serait pas le cas avec NH3. Dans le cas du NH3, il est émis uniquement à la production ou le piégeage est enisageable.
Aussi longtemps qu'il est produit à partir de CH4, le NH3 n'a pas un énorme intérêt. Quand H2 sera produit par la filière nucléaire par contre ca change tout.

[invite0324077b]

il y a dans ton pdf des remarque bizarre : il critique l'electrolyse : pourtant ca marche tres bien depuis longtemps , avec des grande electrodes en fonte dans de la soude caustique , ou un peu mieux de la potasse caustique

ca a ete fait en grand pour gonfler les dirigable : ca ne demande aucune matiere precieuse et ca ne s'use pas et il a été obtenu 90% de rendement

le systeme avec HI et H2SO4 me parait tiré par les cheveux : surtout si le reacteur nucleaire doit fournir directement la chaleur a 800°c : ca me parait impossible : pour la securité la machine a vapeur nucleaire marche deja a plus basse temperature qu'une machine a vapeur a charbon

si il faut utiliser l'electricité nucleaire pour chauffer , il vaut mieux electrolyser

par contre avec une parrabole solaire , faire directement de l'hydrogene avec la chaleur m'interesse mais je trouve que le systeme HI H2SO4 demande trop de materiaux precieux pour contenir des produit dangereux

il est moins couteux de faire une bonne veille machine a vapeur solaire et d'electrolyser de l'eau : il n'y a pas de compteur sur le soleil : il vaut donc mieux une grande surface de capteur pas cher et un systeme non dangereux qu'un truc avec un rendement meilleur mais tout en materiaux precieux et plein de produit dangereux

[alopex]

En ce qui concerne le cycle S/I, c'est actuellement la voie de recherche la plus développée pour faire H2 avec du nucléaire.
http://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/...27_pickard.pdf

L'électrolyse, ça fonctionne sans problème mais quid du bilan énergétique?
Il faut de l'énergie pour faire la soude. L'avantage des cycles thermochimiques, c'est que les 242 kJ/mol nécessaire pour casser une mole de H2 sont fournis sous forme thermique et non électrique (n'oublions pas qu'un kWh électrique nécessaire 2 à 3 kWh thermiques)

[alopex]

Sinon, les réacteurs nucléaires haute température sont désormais envisagés très sérieusement...
http://gt-mhr.ga.com/1simpl_all.html

[invite0324077b]

entierement d'acord pour la difference entre electricité et chaleurs : si la chaleur est transformé en electricité avec une machine a vapeur a rendement 33% il en faut 3 fois plus que si la chaleur etait utilisé directement

mais pour la soude pas de probleme : elle n'est pas consomé par un electrolyseur , il suffit d'ajouter de l'eau

bien sur en rentrant dans les detail pour que l'electrolyseur garde le meilleur rendement il faut distiller l'eau d'abord : c'est un cout supplementaire , mais si il y a une machine a vapeur pour faire l'electricité la distillation peut etre integré au systeme sans perte d'energie supplementaire

[invite0324077b]

++ Extraction aisée de l’hydrogène : décomposition sur catalyseur Fe à 400°C, chaleur fournie par le collecteur d’échappement.

ce n'est pas si evident que ca

l'echapement d'un moteur a essence est a plus de 400°C mais la chaleur massique du gaz d'echapement est faible : des qu'on veut chauffer quelque chose il se refroidit : il faudrait faire le calcul exact pour savoir si le gaz d'echapement contient assez de chaleur pour decomposer l'amoniac : j'ai peur : mon pifometre me dit qu'on risque d'etre obliger de deregler volontairement le moteur a explosion pour que l'echapement chauffe assez fort

sutout que si l'hydrogene permet d'augmenter le taux de compression pour augmenter le rendement d'un moteur a explosion cela veut dire que l'echappement chauffera moins ...

[alopex]

Prenons un exemple. Un moteur essence qui consomme 5 l/100 de SP98 à 100 km/h consommera 12,5 l/100 de NH3 soit 12,5.0,682 kg = 8,525 kgNH3/h soit 0,14 moles/s de NH3. Or il faut 46 kJ/mol pour décomposer NH3, la puissance thermique requise est donc de 6,44 kW. Admettons que l’échappement sorte à 500°C et qu’on utilise la chaleur de 500 à 400°C, il faut que le moteur rejette à l’échappement 32,2 kW. Comme l’échappement c’est 50% de la chaleur rejetée (les autres 50% dans le liquide de refroidissement), la chaleur rejetée totale est de 64,4 kW. Avec un rendement de 35%, on a donc Q1=100 kW donc P=35 kW (47,6 ch). C’est vrai que c’est beaucoup et il faudrait donc un appoint de chaleur….Bien vu !

[alopex]

Comme 5 l/100 . 10 kWh = 50 kWh en 1 h (100 km parcourus en 1 h à 100 km/h ), notre moteur à Q1 de 50 kW et donc l'échappement ne permettrait de récupérer que 50% de la chaleur nécessaire.

[alopex]

N'ayant pas peur de l'autocritique, je soulève moi même une objection qui m'avait échappé...
Il y a contraction du mélange lors de la combustion d'un coeff 0.87 ce qui est également défavorable pour le rendement...Cela dit, c'est pareil pour l'hydrogène utilisé directement.

[alopex]

Pour bien recentrer la discussion (et aussi pour remonter le post...), la question de fond est dans quelle mesure l'ammoniac peut il etre un vecteur secondaire intéressant pour l'hydrogène.

[invite0324077b]

tu a fait le tour du sujet

le pouvoir calorifique n'est pas tres bon : il faut transporter plus lourd de carburant

c'est un gaz liquefié sous pression : il faut un poid de reservoir presque egal au carburant transporté

la chaleur de l'echapement ne suffira pas au reacteur : il faudra diminuer le rendement en chauffant

il faudra chauffer pour le demarage : avec un autre carburant liquide ?

c'est bien du poid et des complication dans le vehicule : je prefere vraiment mettre les complication le poid et le danger dans une usine fixe qui fait un bon vieux carburant liquide

l'azote ajouté a l'hydrogene est un poid mort , il y en a qui pense au zinc , au sodium , ou a d'autre metaux : c'est encore pire : non seulement c'est un poid a transporter avec le carburant , mais en plus a transporter dans l'autre sens pour recyclage !

en ajoutant du carbone , ce n'est pas un poid mort , et ensuite le CO2 se transporte tout seul vert les arbre qui en font le recyclage

la solution se partage en 2 :
1) reduire au maximum la consomation de bois en utilisant de l'energie solaire ou nucleaire pour faire l'hydrogene et l'energie neccessaire
2) faire pousser des arbres dans les desert , meme en irrigant avec des centrales nucleaires ...

quand on regarde ce qu'ont fait les allemand pendant la derniere guerre pour faire du carburant synthetique , ca consomait beaucoup de charbon et le rendement n'etait pas glorieux : mais le charbon produisait toute l'energie : en utilisant le bois uniquement pour le carbone on peut se contenter d'une quantité beaucoup plus faible

[CM63]

Voià qui est bien dit. Moi, j'imaginais mal (mais je crois que je me répète) comment l'ammoniac(que) pouvait être un carburant vu que sa synthèse est (fortement) exothermique, comme celle de l'eau.

[alopex]

@CM63:
Peux tu m'expliquer en quoi le fait que la synthèse est exothermique (pas tant que tu le dis d'ailleurs: DH=46 kJ/mol contre 243 kJ/mol pour combustion de H2) empêche l'ammoniac d'être un carburant?

[alopex]

@Chatelot:
- poids du réservoir: vrai si on raisonne avec des récipients en acier, mais on sait faire des cuves composite qui résistent à de fortes pressions avec un poids réduit (c'est bien ce qui se fait actuellement pour le stockage de l'H2 gazeux à 700 bars et plus...dans le cas du NH3 contraintes beaucoup plus faibles),
- pci: certes pas très élevé mais pas dérisoire non plus, et surement le meilleur des composés sans carbone.
- chaleur de décomposition: effectivement, pour moi le plus gros problème car il faut un bruleur auxiliaire utilisant une partie du gaz produit d'où surconsommation de l'ordre de 15%.

=> je suis d'accord pour dire que les hydrocarbures naturels ou de synthèse sont super intéressants (c'est d'ailleurs pour ça qu'on les utilise massivement...). La question que je me pose est: peut on imaginer un carburant sans rejet de CO2 (lors de l'utilisation) et transportable plus facilement que H2??

Que pensez-vous d'une combustion directe de NH3 ou disons d'un mélange de NH3 et H2 issu d'une décomposition partielle?

[alopex]

@Chatelot:
la question de fond que pose ton approche est de savoir si l'on peut produire suffisamment de carbone réduit renouvelable (biomasse) pour réaliser ensuite les carburants de synthèse liquides. Je vais essayer de me pencher dessus...

[invité576543]

la question de fond que pose ton approche est de savoir si l'on peut produire suffisamment de carbone réduit renouvelable (biomasse) pour réaliser ensuite les carburants de synthèse liquides. Je vais essayer de me pencher dessus...

CH₂O (biomasse tout venant, simplifié!) réduit une molécule de O₂, alors que CH₂ (hydrocarbure simplifié!) en réduit 3/2. Or en gros, l'énergie peut se mesurer à l'oxygène consommé.

Il me semble que, à la louche, la fixation d'hydrogène sur la biomasse permet de diminuer à 66% la ponction sur la biomasse, à carburant final égal.

On pourrait descendre à 50% en ne produisant que du méthane, mais il n'a pas les avantages des hydrocarbures liquides.

J'ai vu des chiffres plus optimistes, mais j'ai du mal à comprendre où peut-on trouver un gain meilleur qu'un facteur 2 par atome de carbone de biomasse.

L'idéal serait de ne pas passer par la biomasse, mais de réduire le CO₂.

Cordialement,

[invité576543]

La question que je me pose est: peut on imaginer un carburant sans rejet de CO₂ (lors de l'utilisation)

En quoi est-ce gênant de rejeter du CO2 lors de l'utilisation? Ca fait 1 ou 2 milliards d'années que c'est que fait la majorité du vivant, toi compris!

La question de fond est d'assurer qu'il y a autant de consommation de CO2 que de rejet, donc d'avoir un cycle fermé pour les atomes de carbone (ce que fait le vivant).

En fin de compte, tout revient à obtenir un système faisant, au total

CO₂ + H₂O + énergie --> (CH₂) + 3/2 O₂

Un tel système existe via la biomasse, faut simplement essayer de faire mieux. L'approche indiquée par Chatelot est une petite amélioration, mais ce n'est pas encore ça.

Cordialement,

[alopex]

Ce n'est pas gênant de rejeter du CO2 si celui ci provient de matières carbonées renouvelables. Ce que je veux dire c'est que si on part par ex du charbon, il vaut mieux fabriquer du NH3 que par ex du méthanol car pour le premier on n'émet du CO2 non renouvelable qu'en site fixe ou on pourra le piéger (effet de serre)

[invite0324077b]

la question de fond que pose ton approche est de savoir si l'on peut produire suffisamment de carbone réduit renouvelable (biomasse) pour réaliser ensuite les carburants de synthèse liquides. Je vais essayer de me pencher dessus...

helas on ne peut pas avec la biomasse actuelle , meme en y ajoutant de l'hydrogene et de l'energie nucleaire faire autant de carburant synthetique que le petrole nous donne aujourd'hui : mais c'est la l'interet du carburant synthetique : piusqu'il faudra faire des economie , il faudra que les vehicules soient le plus leger possible donc pas surchargé par des reservoir d'ammoniac d'hydrogene ou des batteries

le carburant synthetique avec biomasse n'est pas LA solution mais c'est une partie de la solution