L’hydrogène jouera un rôle clé dans la transition énergétique mondiale. Cependant, sa gestion pose d’importants défis pour l’instrumentation industrielle, notamment en matière de mesure de pression. La grande perméabilité du H₂ et des conditions extrêmes – pression jusqu’à 1000 bar et température atteignant -253 °C – exigent des solutions techniques avancées et des matériaux très résistants. Les capteurs de pression pour l’hydrogène doivent garantir fiabilité, précision et durabilité à long terme.
Perméation et dérive du signal : le problème des capteurs électroniques
L’hydrogène pénètre la membrane métallique des capteurs à couche mince. Il atteint les éléments résistifs du pont de Wheatstone. Cela provoque des variations de résistance et une dérive du signal. La chaleur aggrave ce phénomène. La stabilité des mesures diminue avec le temps. Il faut donc limiter la perméation grâce à des matériaux et des technologies adaptés.
Revêtement or : une solution efficace mais coûteuse
Traditionnellement, le plaquage or est utilisé pour réduire la perméation de l’hydrogène dans les capteurs. L’or, grâce à son faible coefficient de diffusion, ralentit fortement la pénétration du H₂. Cependant, cette solution est onéreuse et nécessite une manipulation délicate lors de l’installation, car une simple rayure peut compromettre son efficacité.
Innovation WIKA : capteurs de pression pour l’hydrogène avec revêtement TiN
WIKA propose une alternative brevetée à la dorure. Le capteur utilise l’Elgiloy®, un alliage résistant à la fragilisation par l’hydrogène. Une fine couche de nitrure de titane (TiN) protège l’intérieur. Cette couche nanométrique reste à l’abri du fluide. Elle ne risque pas d’être abîmée lors de l’installation.
Les capteurs de pression pour l’hydrogène avec revêtement TiN offrent :
- Une robustesse mécanique et une durée de vie accrues
- Une réduction des coûts de production et d’installation
- Une compatibilité avec les raccords de pression standards, facilitant l’intégration dans les systèmes existants
Manomètres mécaniques : fiabilité et sécurité avec l’hydrogène
Contrairement aux capteurs de pression, les manomètres mécaniques ne sont pas affectés par la perméation de l’hydrogène. Pour les applications haute pression, WIKA recommande des instruments en acier CrNi avec parties en contact en acier austénitique type 316L, matériau insensible à la fragilisation par le H₂. Toutefois, la sécurité maximale doit être assurée : les manomètres doivent répondre au niveau S3 selon la norme EN 837-2, avec verre incassable, cloison de séparation et dos de sécurité.
Conclusion
La mesure de pression dans les applications hydrogène requiert des solutions techniques avancées et des matériaux soigneusement sélectionnés. Grâce à son expertise et à son innovation, WIKA propose des instruments fiables et sûrs pour relever les défis de ce secteur en pleine évolution. Les capteurs de pression pour l’hydrogène à technologie couche mince et revêtement TiN représentent une avancée vers une instrumentation plus efficace et économique, prête pour l’avenir de l’énergie.