Recherche sur les-performances à long terme et les caractéristiques de perméation du transport d'hydrogène via des pipelines en polyéthylène

L’hydrogène, en tant que vecteur énergétique important, joue un rôle de plus en plus important dans la promotion de la transition énergétique verte. Elle peut être produite à partir du surplus d'électricité provenant de sources d'énergie renouvelables et constitue un élément essentiel de la stratégie énergétique "Power-to-X". Il peut être transporté via les réseaux de pipelines en polymère existants. Cependant, la conversion des gazoducs en applications de transport d'hydrogène nécessite une évaluation systématique de leurs impacts à court-et à long-termes sur les gazoducs en polymère, en particulier les problèmes liés à la perméation de l'hydrogène et à la perte de gaz.
Des études antérieures ont montré que l'impact à court-terme de l'hydrogène sur les tuyaux en polyéthylène est relativement limité, mais ses effets à long-terme -, en particulier sur la durée de vie des tuyaux -, n'ont pas été entièrement étudiés. Cette étude se concentre sur l'évaluation de l'évolution de la durée de vie d'un tuyau PE100-RC après avoir été exposé à 8,9 bars d'hydrogène pendant deux ans. Grâce à l'essai cyclique de fissuration à la tige, il a été constaté que la courbe de rupture du CRB ne présentait qu'un léger changement de pente. Des phénomènes similaires se sont également produits lors d'un autre test de conduite PE100-RC qui a été exposé à une pression d'eau de 10 bars pendant 1 000 heures. Les changements observés dans l'essai CRB et les performances anti-propagation lente des fissures peuvent être dus aux changements de morphologie du matériau provoqués par la pression, et ne sont pas liés à l'exposition à l'hydrogène elle-même. Par conséquent, on peut conclure que l’exposition à l’hydrogène n’a pas eu d’impact substantiel sur les performances anti-propagation lente des fissures et sur la durée de vie des tuyaux en polyéthylène.
En tant que plus petite molécule de gaz, la perméabilité de l'hydrogène gazeux dans les tuyaux en PE est environ quatre fois supérieure à celle de la perte de gaz par rapport au gaz naturel. Dans les polymères semi-cristallins, la perméabilité aux gaz dans la phase cristalline est bien inférieure à celle de la phase amorphe. Pour explorer la relation entre la morphologie du polyéthylène et sa perméabilité, l'équipe de recherche a analysé sept types de tuyaux en PE produits à l'aide de différents paramètres de processus de moulage par injection. La différence de cristallinité mesurée par spectroscopie infrarouge atteignait 25 %, mais le coefficient de perméabilité n'a changé que de 13 %, ce qui indique que l'influence de la cristallinité sur la perméation de l'hydrogène gazeux est relativement limitée. Une compréhension plus approfondie de cette relation contribuera à optimiser les performances anti-perméation des tuyaux en PE à l'avenir et fournira une base théorique pour l'impact des changements de morphologie des matériaux sur le comportement de perméation lors d'une utilisation-à long terme.