L’hydrogène est considéré comme la source d’énergie propre la plus prometteuse du XXIe siècle en raison de sa diversité, de ses caractéristiques propres et sobres en carbone, de sa grande flexibilité et de son efficacité, ainsi que de ses nombreux scénarios d’application. Actuellement, la métallurgie de l’hydrogène comprend principalement la fusion riche en hydrogène dans les hauts fourneaux et la réduction directe à l’hydrogène. Lors de la fusion riche en hydrogène dans les hauts fourneaux, des gaz riches en hydrogène, tels que le gaz de cokerie et le gaz naturel, sont injectés dans le haut fourneau. Pour chaque m³ de gaz de cokerie insufflé, environ 0,6 à 0,7 kg de coke peuvent être économisés, ce qui réduit considérablement la consommation de coke et les émissions de carbone.
Les technologies clés du nouveau procédé de réduction directe charbon-gaz en four à cuve à base de gaz comprennent : la préparation et l’optimisation de pastilles d’oxydation spécialement conçues pour les fours à cuve, le choix rationnel des technologies de gazéification du charbon, le contrôle optimal des réactions de réduction des gaz riches en hydrogène et l’utilisation efficace de l’énergie. Parmi les différents procédés de conversion du charbon en gaz, le procédé en lit fluidisé se distingue par son faible coût d’investissement, sa faible consommation d’oxygène et son rendement élevé, ce qui en fait un choix privilégié compte tenu des caractéristiques des équipements, des performances techniques et économiques, et des investissements.
Des tubes de poêle en alliage résistant aux hautes températures sont utilisés dans le four de chauffage au gaz, qui peut chauffer le gaz purifié à 930 °C, répondant ainsi aux exigences de température du gaz réducteur des fours à cuve à gaz. Après dépoussiérage, échange thermique, déshydratation et pressurisation, le gaz de tête du four à cuve est mélangé au gaz brut désulfuré, décarboné, réchauffé et réinjecté dans le four à cuve pour permettre sa réutilisation.
Les principales méthodes de stockage de l’hydrogène comprennent le stockage gazeux à haute pression, le stockage cryogénique liquide, le stockage organique liquide et le stockage physique à l’état solide utilisant des matériaux poreux ou des alliages métalliques. Parmi ces méthodes, le stockage gazeux à haute pression et le stockage cryogénique liquide sont les plus répandus dans les applications industrielles.
Actuellement, la production industrielle d’hydrogène reste dominée par les méthodes pétrochimiques, qui représentent plus de 95 % de la production mondiale d’hydrogène. Cependant, ces méthodes génèrent d’importantes quantités de dioxyde de carbone. À court terme, il est essentiel de maximiser l’utilisation des sous-produits industriels de l’hydrogène et de développer de manière appropriée un gaz de synthèse riche en hydrogène issu du charbon. Pour le développement à long terme de l’énergie hydrogène, des recherches approfondies sont nécessaires sur des technologies de production d’hydrogène vertes, évolutives et à faible émission de carbone, utilisant les ressources de la biomasse, l’énergie éolienne, l’énergie marine et l’hydroélectricité.
