l'eau, l'energie du future. H2.

L’hydrogène l’énergie du futur.

L’hydrogène est le plus léger de tous les éléments chimiques, un proton, un électron l’atome d’hydrogène (H) est le plus simple de tous les atomes. La molécule du dihydrogène (H2) est très souvent sous forme de gaz. Il est l’élément le plus abondant sur notre planète. La molécule d’hydrogène (H2) est trois fois plus énergétique que l’essence.                                                            

Le dihydrogène peut être utilisé comme :

• 

  voiture à hydrogène

  Carburant pour les véhicules automobiles et dans le transport aérien, pour les fusées dans le domaine spécial (ou il utilisé depuis la mission Apollo).
• Moyen de production d’électricité dans les habitats, dans les domaines des appareils portables...
  
  
  
  
   I) Production
  L’hydrogène n’est pas une source d’énergie primaire comme le pétrole mais un vecteur d’énergie. Il faut donc le produire et le stocker. Il existe plus d’une méthode de production de l’hydrogène. Parmi les plus utilisé on note : 
  
  
  1. Action d’un acide sur un métal.
  

  Réaction chimique correspondante : Fe + 2HCl -------» H2 + FeCl

  C’est la première méthode utilisée de façon industrielle.

  
  

  2. Production à partir de combustibles fossiles.

  • Gazéification du charbon

  Réaction chimique correspondante : C + H2O --------» CO + H2

  
  

  • Reformage du méthane

  Réaction chimique correspondante : CH4 + 2H2O --------» CO2 + 4H2

  95% de l’hydrogène est actuellement produit par reformage, mais cette technique rejette beaucoup de gaz carbonique dans l’atmosphère.

  Ces deux techniques nécessitent une purification de l’hydrogène obtenu. 

  
  

  3.Production par décomposition de l'eau

  • Électrolyse de l'eau.

  Réaction chimique correspondante : H2O --------» 2H+ + 2e- + 1/2O2

  C’est une technique très vorace en électricité mais qui fournit un hydrogène très propre.

  
  
  
  
  • Dissociation de la molécule d’eau par cycles thermochimiques.
    
    synéco fada.  
    
     en savoir plus 
     
     II) Application
    
    
    Une fois produit, l’hydrogène peut être utilisé dans un moteur à hydrogène ou à travers une pile à combustion. 
    
    
    1. Le moteur à hydrogène

  Il utilise le principe de la combustion de l’hydrogène (H2) et du dioxygène (O2) pour ne dégager que de l’eau. L’hydrogène étant un gaz très explosif au contact de l’oxygène, ils vont réagir dans la chambre de combustion une explosion va donc être créé qui poussera le piston. C’est exactement le même système que pour le moteur à combustion interne. 

  
  

   2. La pile à combustion ( PAC)

  

  principe de la pile à combustion

  
  

  • Principe.

  La pile à combustible (PAC) peut produire de l’électricité n’importe où et n’importe quand c’est là son avantage. La PAC fonctionne à l’inverse de l’électrolyse de l’eau. Au lieu de décomposer l’eau en hydrogène et oxygène sous l’action d’un courant électrique la PAC recombine l’hydrogène et l’oxygène en créant un courant électrique. Le principe de la PAC est simple, par contre sa mise en œuvre est complexe et coûteuse.

  Aujourd’hui des progrès ont été réalisés qui permettent de nombreuses applications depuis la micro PAC de quelques watts pour alimenter un téléphone mobile ou les piles embarquées pour les transports (lien), jusqu’à la pile de 1MW pour fournir de l’électricité à un immeuble collectif.

  
  

  • Fonctionnement.

  
  

  Une cellule élémentaire est constituée de 3 éléments :

  • deux électrodes,

  • un électrolyte

  Les deux électrodes sont séparées par l'électrolyte. A l'anode, on amène le combustible (l'hydrogène). La cathode est alimentée en oxygène (ou plus simplement en air, enrichi ou non en oxygène).

  Il y a donc des réactions qui vont se produire :

  Le bilan donne :

  H2 + 1/2 O2 -------» H2O (eau) + chaleur.

  
  

  L’on remarque bien que le seul déchet de ce processus est l’eau ; aucun impact négatif sur l’environnement.

  L'hydrogène peut produit à partir de sources d'énergie renouvelables ainsi le problème de la discontinuité de ces énergies se trouve résolu et l’on obtient une énergie à 100% propre et disponible a tous moment.

  

  production et consommation de l'hydrogène.

  
  

  
  

  III) Défis technologique.

  La molécule d’hydrogène est trois fois plus énergétique que l’essence. Par contre cet élément très léger occupe beaucoup plus de volume que le carburant, pour libérer la même énergie qu’un litre d’essence il faut 4,6 litres d’hydrogène comprimé à 700 bars. Il en résulte des problèmes de stockage sous forme gazeuse et de sécurité car l’hydrogène peut s’enflammer ou exploser au contact de l’air. Cependant la petite taille de sa molécule lui permet de diffuser très rapidement (quatre fois plus vite que le gaz naturel) ce qui est un facteur favorable à la sécurité.

  L’utilisation de l’hydrogène impose donc des dispositifs de sécurité adaptés et des normes internationales pour garantir cette sécurité.

  En effet, l’industrie de l’hydrogène est une industrie fortement technologique qui nécessite d’énormes capitaux.

  Les études sont déjà lancées dans l’aéronautique (BOEING et AIRBUS).