1,B: Production du dihydrogène


 

Aujourd’hui, la “quasi-totalité” (95%) de la production industrielle de dihydrogène se fait par un procédé de craquage d’hydrocarbures appelé aussi vaporeformage. Les molécules d’hydrocarbures (par exemple de méthane CH4) réagissant avec de la vapeur d’eau (H2O) à très haute température (plus de 800°C) vont se « casser » pour former du gaz carbonique (CO2) et du dihydrogène (H2).

CH4 + 2 H2O => 4 H2 + CO2             


Cette technique est utilisée dans la production de carburant pour les fusées spatiales et de réactif pour l’industrie chimique. Elle est actuellement la plus rentable à grande échelle, mais elle a malheureusement deux inconvénients : le vaporeformage consomme des hydrocarbures fossiles (pétrole, gaz naturel, houille) et produit des gaz à effet de serre (du dioxyde de carbone surtout).

Autre problème : les réserves de méthane sont certes plus importantes que celles du pétrole mais restent toutefois limitées. Selon notre consommation nous aurions entre 60 et 200 ans devant nous.



 

Une des solutions partielles étudiées à l’heure actuelle est la gazéification de biomasse. Ce procédé consiste à faire réagir des déchets végétaux avec de la vapeur d’eau ou du dioxygène à haute température pour en extraire des gaz inflammables (dont du méthane et du dihydrogène notamment).

Il permet donc d’obtenir du dihydrogène à partir de ressources renouvelables et relativement bon marché comme des déchets agricoles et forestiers. De plus, la quantité de dioxyde de carbone produite lors de la gazéification et la combustion de ses produits correspond à toute la consommation de la plante durant sa vie. Le bilan écologique est donc nul. Toutefois ce procédé reste relativement cher du fait du rendement relativement faible des technologies.

 

Mais la technique la plus prometteuse est certainement l’électrolyse. Elle consiste à dissocier l’oxygène et l’hydrogène de l’eau sous l’action d’un courant électrique dans une cuve pleine d’eau. On obtient donc du dihydrogène à la cathode (borne -) et du dioxygène à l’anode (borne +). En effet :

A l’anode : 2 H2O => O2 + 4 H+ + 4e-

A la cathode : 4 H2O + 4e- => 2 H2+ 4 OH-  

Globalement : 2 H2O => 2 H2 + O2

 

Cette solution comporte de nombreux avantages : elle permet de produire du dihydrogène très pur, très facilement et avec de très bons rendements (de l’ordre de 70 à 80%). En effet, en acidifiant (ajout d'acide) le bain électrolytique, on augmente sa conductivité ce qui permet de perdre moins d’énergie sous forme de chaleur.

On peut aussi améliorer ce rendement en augmentant la température du bain électrolytique. C’est d’ailleurs ce qui est prévu dans les centrales nucléaires de nouvelle génération : on dérive une partie de la chaleur électrique de la centrale pour « stocker » l’énergie nucléaire sous forme d’hydrogène grâce à une électrolyse haute température.


Ensuite l’électrolyse permet de produire de l’hydrogène sans aucune émission de gaz à effet de serre et en ne consommant que de l’eau (qui est plutôt abondante sur notre planète) et de l’énergie électrique. Elle est donc très facile à mettre en place du point de vue technique dans nos pays industrialisés.

 

 En dehors de l’électrolyse, un procédé nettement moins industriel pourrait permettre de produire du dihydrogène directement à bord de la voiture : oxyder (fait de combiner avec de l'oxygène) de l’aluminium dans un bain basique. Nous produisons ainsi du dihydrogène et des oxydes d’aluminium.

En effet :

2Al + 2HO- + 6 H2O => 2 Al (OH) 4- + 3 H2

Ce système reste néanmoins à améliorer puisque le dihydrogène obtenu n’est pas assez pur pour exploser convenablement.



 

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