Hydrogène : énergie d’avenir ?

Notre système énergétique est dominé par les énergies fossiles. Celles-ci sont les principales productrices de gaz à effet de serre. Si nous voulons laisser une planète « propre » aux générations futures, en harmonie avec le développement durable, il devient urgent de se tourner vers les énergies alternatives en privilégiant notamment les énergies « vertes ». L’hydrogène est l’une d’elles.
Certes l’hydrogène n’est pas, à proprement parler une source d’énergie, mais un facteur énergétique qui doit être produit dans un premier temps par une énergie primaire. Il a un double avantage : il est à la fois inépuisable et non polluant.
L’hydrogène est le plus léger des éléments chimiques. Il est incolore, inodore, non corrosive. Il a l’avantage d’être particulièrement énergétique : 1 kg d’hydrogène libère environ 3 fois plus d’énergie qu’1 kg d’essence.
Production de l’hydrogène
L’hydrogène n’existe pratiquement pas dans la nature à l’état pur mais il est extrêmement abondant sur notre planète par combinaison avec d’autres éléments. Le premier de ces éléments est l’eau, qui couvre 70% du globe terrestre. Ensuite, on le trouve dans les hydrocarbures et enfin dans tous les organismes vivants, animaux ou végétaux.
L’hydrogène pourrait donc être converti en énergie de façon inépuisable, à condition de savoir le produire en quantité suffisante. Plusieurs modes de production existent :

  • Par utilisation des hydrocarbures (95 % de production aujourd’hui). C’est le procédé le moins cher mais le plus polluant.
  • Par décomposition de l’eau. Deux procédés sont utilisés :
  • l’électrolyse par décomposition chimique sous l’effet d’un courant électrique.
  • la thermochimie en « cassant » les molécules d’eau par la chaleur afin d’obtenir de l’hydrogène.
  • Par la biomasse.
  • Par utilisation de la lumière solaire. Cette méthode de production de l’hydrogène est encore au stade de la recherche : des études sont menées pour produire de l’hydrogène par des algues microscopiques (Chlamydomonas reinhardtii et Ulva lactuca), des bactéries (microbes photosynthétiques) et par photoélectrolyse (cellule photoélectrochimique).

Les coûts de production de l’hydrogène restent encore très élevés, ce qui est un obstacle à son utilisation massive.
Stockage de l’hydrogène
La difficulté technique que pose l’hydrogène, par rapport à son stockage, est due essentiellement à sa très faible masse volumique (0.09 kg/m3). Avec une telle densité, il faudrait un réservoir de 45 000 litres pour assurer une autonomie de 400 kilomètres à un véhicule à hydrogène. Pour dépasser cet obstacle, plusieurs techniques de stockage existent :

  • Sous forme gazeuse et sous pression. A une pression de 700 bars, par exemple, l’hydrogène possède une masse volumique de 42 kg/m3. Il faudrait, comparativement à la pression ambiante,  un réservoir d’une centaine de litres seulement pour avoir une autonomie de 400 kilomètres pour un véhicule à hydrogène.
  • Sous forme liquide (-252,8 C) avec une densité de 71 kg/m3. Cette solution technique reste réservée aux lanceurs spatiaux.
  • Sous forme solide et à basse pression. Ce procédé s’apparente à une éponge capable d’absorber l’hydrogène, sous forme atomique ou moléculaire, et de le restituer à la demande. Beaucoup de recherches sont actuellement en cours sur ce procédé.

Utilisation actuelle de l’hydrogène
L’hydrogène est principalement utilisé pour l’élimination du soufre, naturellement contenu dans le pétrole, pour produire des carburants plus propres. Il est aussi employé dans de nombreux secteurs industriels comme la chimie pour fabriquer des fibres textiles, l’industrie du verre, l’électronique (semi-conducteurs) ou encore la métallurgie. Associé à la pile à combustible, il est un formidable vecteur d’énergie propre puisqu’il permet de produire de l’électricité directement à bord des véhicules électriques ou dans des zones isolées du réseau électrique.
Avenir de l’hydrogène
Pour que l’hydrogène devienne réellement le vecteur énergétique de demain il faudrait, d’une part, que sa production soit viable et non polluante et, d’autre part, des modes de transport, de stockage et de distribution efficaces soient mis en place.

Pour approfondir :
Association Française pour l’Hydrogène et les Piles à Combustible(AFHYPAC)
Mission Hydrogène (MH2)
ALPHEA HYDROGENE
Les énergies renouvelables : L’hydrogène

L’Hydrogène, Une énergie propre pour demain ? Pour la Science-n°405-Juillet 2011

La voiture à hydrogène : voiture de demain ?
Fuel Cell
McPhy Energy
« 35 millions de véhicules à hydrogène sur les routes d’ici 2030 »

Vous aimerez aussi...

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Ce site utilise Akismet pour réduire les indésirables. En savoir plus sur comment les données de vos commentaires sont utilisées.