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Article technique
27. septembre 2019

L'hydrogĂšne

L'énergie pour le futur?

2019 pourrait ĂȘtre le point de dĂ©part pour l‘hydrogĂšne en tant quâ€˜Ă©lĂ©ment important du futur bouquet Ă©nergĂ©tique. Le rapport «HydrogĂšne Roadmap Europe» montre que les objectifs climatiques de l‘UE d‘ici 2050 ne peuvent ĂȘtre atteints qu‘avec l‘hydrogĂšne. L‘Agence internationale de lâ€˜Ă©nergie (AIE) a publiĂ© une Ă©tude indĂ©pendante sur ce gaz. Le Japon est le premier pays Ă  faire de l‘hydrogĂšne lâ€˜Ă©lĂ©ment central de son approvisionnement Ă©nergĂ©tique. Aux Pays Bas, des tests pilotes avec des systĂšmes de chauffage Ă  l‘hydrogĂšne ont Ă©tĂ© lancĂ©. La Suisse deviendra le marchĂ©test pour les camions fonctionnant Ă  l‘hydrogĂšne.
Hubert Palla 

L’hydrogĂšne est-il l’espoir d’un approvisionnement en Ă©nergie renouvelable pour le futur? Si l’on considĂšre les propriĂ©tĂ©s et les multiples applications de l’hydrogĂšne, la rĂ©ponse ne fait aucun doute: c’est oui.

Tout comme lâ€˜Ă©lectricitĂ©, l‘hydrogĂšne n‘est pas une source dâ€˜Ă©nergie mais un vecteur Ă©nergĂ©tique secondaire. L‘hydrogĂšne et lâ€˜Ă©nergie Ă©lectrique peuvent ĂȘtre produits Ă  partir de diffĂ©rentes sources dâ€˜Ă©nergie et technologies. Les deux vecteurs sont polyvalents.

La grande diffĂ©rence entre ces deux agents est que l‘hydrogĂšne est un vecteur chimique composĂ© de molĂ©cules et pas seulement dâ€˜Ă©lectrons, comme c’est le cas de lâ€˜Ă©nergie Ă©lectrique. Cette diffĂ©rence explique Ă©galement l‘avantage qu’a l‘hydrogĂšne sur lâ€˜Ă©lectricitĂ© (dans certains domaines). Lâ€˜Ă©nergie chimique peut en effet ĂȘtre stockĂ©e pendant longtemps, elle est stable et peut ĂȘtre facilement transportĂ©e. Les molĂ©cules de H2 peuvent Ă©galement ĂȘtre brĂ»lĂ©es pour gĂ©nĂ©rer des tempĂ©ratures Ă©levĂ©es et ĂȘtre utilisĂ©es pour toute une sĂ©rie d‘applications.

Un approvisionnement Ă©nergĂ©tique dĂ©carbonisĂ©, misant uniquement sur lâ€˜Ă©lectricitĂ©, serait un systĂšme Ă©nergĂ©tique basĂ© sur un flux trĂšs vulnĂ©rable. La production et la consommation devraient pouvoir ĂȘtre ajustĂ©es en temps rĂ©el et sur de longues distances. En revanche, un systĂšme d‘approvisionnement reposant sur plusieurs vecteurs Ă©nergĂ©tiques est plus fiable et plus sĂ»r.

L‘hydrogĂšne est considĂ©rĂ© comme un Ă©lĂ©ment clĂ© d‘un futur systĂšme Ă©nergĂ©tique climatiquement neutre. Ce gaz peut en effet faciliter l‘intĂ©gration des Ă©nergies renouvelables. L‘hydrogĂšne offre Ă©galement la possibilitĂ© de dĂ©carboniser certains secteurs (transports, bĂątiments, industrie), qu’il serait difficile de transformer par ailleurs.

HydrogĂšne ...

  • est composĂ© d’un proton et d’un Ă©lectron
  • est un Ă©lĂ©ment chimique dont le s ymbole est H
  • son numĂ©ro atomique est 1 (nombre de protons dans le noyau atomique d’un Ă©lĂ©ment chimique)
  • est l’élĂ©ment chimique le plus abondant dans l’univ ers
  • est un composant de l’eau (H2O) et se trouve dans presque tous les composĂ©s organiques
  • n’est, en tant qu’hydrogĂšne molĂ©culaire H2, prĂ©sent dans l’atmosphĂšre que sous forme de traces
  • est la source d’énergie ayant la densitĂ© Ă©nergĂ©tique la plus Ă©levĂ©e par rapport Ă  son poids
  • n’explose pas – seuls ses mĂ©langes avec l’oxygĂšne ou d’autres gaz oxydants
  • n’oxyde pas
  • ne dĂ©gage pas de CO 2 lors de sa combustion
  • n’émet aucun Ă©lĂ©ment polluant lors de sa combustion
  • brĂ»le sans laisser de rĂ©sidus
  • n’est pas toxique, corrosif ou radioactif
  • est inodore
  • est plus lĂ©ger que l’air
  • ne prĂ©sente aucun danger pour l’eau
  • ne nuit ni Ă  la natur e ni Ă  l’environnement
  • n’est pas cancĂ©rigĂšne
ouverture de session
Histoire et propriétés de l'hydrogÚne


Présence

Contrairement Ă  la forme sous laquelle il existe dans l’espace, sur terre l’hydrogĂšne n’existe pratiquement que sous des formes composĂ©es avec d’autres Ă©lĂ©ments. Aucun autre Ă©lĂ©ment n’est en effet connu pour avoir autant de composĂ©s. La grande partie de l’hydrogĂšne terrestre se prĂ©sente combinĂ©e Ă  l’eau. Il couvre donc, sous cette forme, les deux tiers de la surface du globe. La frĂ©quence en pour cent de l’hydrogĂšne gazeux molĂ©culaire de formule H2 dans l’air est seulement de 0,55 ppm.

Histoire
L‘hydrogĂšne a Ă©tĂ© dĂ©couvert en 1766 par l’autodidacte anglais Henry Cavendish alors qu’il faisait des expĂ©riences avec du mercure et des acides. Lorsqu‘il mĂ©langea les deux substances, de petites bulles de gaz se formĂšrent. Il ne parvint toutefois pas Ă  identifier ce dernier comme l‘un des gaz connus. IndĂ©pendamment de Cavendish, le chimiste français Antoine Lavoisier dĂ©couvrit le gaz en 1787 lorsqu‘il voulut dĂ©montrer dans le cadre d’une expĂ©rience spĂ©cifique qu‘aucune masse n‘est perdue ni produite lors d’une rĂ©action chimique. Lavoisier poursuivit ses recherches sur le gaz et effectua ce qui est maintenant connu sous le nom dâ€˜Ă©chantillon de gaz oxyhydrogĂšne, lequel brĂ»le. Lorsqu‘il montra dans le cadre d‘autres expĂ©riences que le processus inverse permettait de produire Ă  nouveau de l‘eau, il baptisa ce gaz «hydrogĂšne» (du grec: hydro = eau et gĂšne = gĂ©nĂ©rer). Le mot signifie donc «formeur d’eau».

Gaz de ville
L‘annĂ©e 1843 marque le dĂ©but de l‘approvisionnement de notre pays en gaz, Ă  lâ€˜Ă©poque sous forme de gaz de ville, qui Ă©tait principalement extrait du charbon. Le gaz de ville, source dâ€˜Ă©nergie secondaire universellement utilisable, a surtout apportĂ© plus de confort et de sĂ©curitĂ© dans les foyers. Les principaux composants de ce gaz Ă©taient l‘hydrogĂšne (50%), le mĂ©thane (25%) et l‘azote (15%). La distribution se faisait exclusivement via des rĂ©seaux en Ăźlot.

Propriétés physiques et chimiques de H2

Apparence
Dans des conditions ambiantes, l’hydrogĂšne est prĂ©sent sous forme de gaz incolore et inodore.

Densité spécifique
0,0899 kg/m3
L’hydrogĂšne a le poids molĂ©culaire le plus faible de tousles matĂ©riaux. Il est Ă©galement le plus lĂ©ger de tous les gaz, soit 14 fois plus lĂ©ger que l’air.

Solubilité
La solubilitĂ© de l’hydrogĂšne dans l’eau est faible avec environ 1,6 mg/l. Cela Ă©tant, de nombreux matĂ©riaux ont une solubilitĂ© extraordinairement Ă©levĂ©e pour l’hydrogĂšne. Le palladium, mĂ©tal spongieux, peut par exemple absorber 850 fois son propre volume en hydrogĂšne.

Capacité de diffusion
Gaz le plus lĂ©ger qui soit, l’hydrogĂšne se diffuse plus rapidement, mĂȘme Ă  travers un matĂ©riau poreux, pour se rĂ©pandre dans un autre milieu. MĂȘme Ă  travers des mĂ©taux tels que le fer, le platine ou le palladium.

Conductivité thermique
0,1815 W/(m · K)
La conductivitĂ© thermique de l’hydrogĂšne est relativement Ă©levĂ©e et est environ sept fois plus grande que l’air.

Inflammabilité
TempĂ©rature d’auto-inflammabilitĂ©: 560 °C

Combustibilité
L‘hydrogĂšne est combustible et forme un mĂ©lange gazeux explosif lorsqu’il est combinĂ© avec l‘oxygĂšne. Lorsqu’on enflamme l‘hydrogĂšne Ă  l‘air, il brĂ»le dans l‘eau avec une flamme pĂąle, bleutĂ©e et chaude.

Pouvoir calorifique             Valeur Ă©nergĂ©tique
1 19,972 MJ/kg                    141,800 MJ/kg
   10,782 MJ/m3                     12,745 MJ/m3
  2,995 kWh/m                    3,540 kWh/m3

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