La production d'Hydrogène

 

      L'hydrogène à l'état brut n'existe quasiment pas sur Terre. Alors pour pouvoir faire rouler des autobus ou autocars à l'hydrogène, il faut "fabriquer" cette molécule. En ce moment, plusieures méthodes permettent de produire de l'hydrogène. Mais en quoi ces méthodes diffèrent-elles ? 

     Tout d'abord en raison de leur fonctionnement plus ou moins différent selon les technologies. Dans le cadre de notre TPE, le critère le plus important est que la(les) méthode(s) soit(soient) durable(s) et renouvelable(s). 

 

   La méthode dominante : renouvelable ? propre ?

 

      La méthode majoritairement utilisée aujourd'hui est celle dite du vaporeformage. Elle consiste à obtenir de l'hydrogène en faisant réagir du méthane (CH4) avec de la vapeur d'eau (H2O) à haute température (900°C). A la fin, on recueille le produit de la réaction qui est un mélange gazeux qu'il faut purifier car il contient de l'hydrogène (H2) mais aussi du monoxyde de carbone (CO) et du dioxyde de carbone (CO2). Cette purification entraine des rejets de CO2 importants. 

 

   Schéma représentant le fonctionnement du vaporeformage

 

     Cette méthode n'est pas renouvelable puisque le gaz naturel (CH4) est une énergie fossile. De plus, elle n'est pas propre car elle emet de fortes quantités de dioxyde de carbone (CO2).

      Ainsi on peut dire que cette technologie est loin d'être interessante d'un point de vue environnemental.

 

   Quelles sont les méthodes de production d'hydrogène à la

fois propre et renouvelable ?

 

    La solution à court terme serait l'électrolyse de l'eau à partir d'énergies renouvelables (solaire, éolien, biomasse, géothermie ou encore hydroélectrique). Ainsi les molécules d'eau (H2O) sont cassées pour former de l'hygrogène et de l'oxygène sans la moindre émission de gaz polluants :

H2O → H2 + ½ O2

 

 

Schéma du fonctionnement de l'électrolyse de l'eau

 

    Le courant électrique entre les 2 électrodes permet la réaction.Cette technique est donc parfaite (propre et renouvelable), mais pourquoi alors a-t-elle du mal à s'imposer ?

Elle possède quelques inconvénients:

       - un coût élevé de l'ordre de 3 à 4 fois plus que le vaporeformage

      - un rendement plutôt faible par rapport au vaporeformage (100 000m3 d'hydrogène à l'heure pour le vaporeformage alors que l'electrolyse permet quelques dizaines à centaines de m3 d'hydrogène à l'heure)

 

 

   Conclusion

 

   Cette technologie encore au stade expérimental est plus que prometteuse. En effet, en ce moment, les recherches vont vers cette électrolyse mais à une temperature élevé (250 à 900°C au lieu de 100°C aujourd'hui) ce qui permettrait d'augmenter considérablement le rendement (autour de 50%).

   Donc cette méthode sera surement développée à grande échelle dans les prochaines années au vue des résultats recueillis lors des dernières expériences, même s'il ne faut pas oublier le fait que l'électrolyse est propre et renouvelable si l'électricité provient d'une énergie propre (éolien, solaire...).

 

 

   Et les autres ?

 

   Il existe d'autres méthodes propres et renouvelables, comme la gazéification de biomasse qui consiste à produire de l'hydrogène à partir de gaz de synthèse CO et de l'eau H2O : 

CO + H2O → CO2 + H2

    La réaction produit du CO2 mais étant donné qu'il vient de la biomasse (le CO2 que la plante a absorbée au cours de sa vie), le bilan d'emission polluante est neutre.

    Cette technique est peu développée, c'est pourquoi nous n'en parlerons pas plus. Ne parlons pas de la photochimie et de la thermochimie grâce au solaire qui ne sont qu'au stade de projet et de petites expériences.

 

 

   Conclusion

 

     La méthode la plus prometteuse est celle de l'électrolyse de l'eau par les énergies renouvelables et propres. Elle commence à s'implanter et à fortement se développer avec des promesses de rendements de plus en plus grands. Voici un tableau recapitulatif de ces différentes méthodes propres ou non :

 

 

 

 

 

 

 

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