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L’hydrogène énergie


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Dernière mise à jour le 12 juillet 2009

Station de remplissage en hydrogène liquide (Air Liquide). Présent en abondance dans le soleil, l’hydrogène gazeux est quasiment absent de notre atmosphère. Mais, du point de vue énergétique, il constitue une ressource prometteuse pour le futur, notamment dans le domaine des transports ou pour des sites isolés.

Spatial

L’hydrogène concentre énormément d’énergie pour une masse donnée : 1 kg d’hydrogène liquide contient trois fois plus d’énergie qu’1 kg d’essence. C’est pour cette raison qu’il est le carburant privilégié pour propulser les lanceurs spatiaux où le gain de poids est essentiel. Dans l’étage cryotechnique, la combustion de l’hydrogène produit une énorme quantité de vapeur d’eau qui est détendue à très grande vitesse à travers la tuyère du moteur. L’hydrogène brûle au contact de l’oxygène. Ce dernier étant absent dans l’espace, Ariane 5 emporte dans son immense réservoir central 162 tonnes d’oxygène liquide à -183°C et 28 tonnes d’hydrogène liquide à -253°C.

Fourniture

L’hydrogène est extrait de molécules qui le contiennent. Deux filières industrielles existent. Dans la filière « hydrocarbonée », l’hydrogène est extrait de composés hydrocarbonés comme le gaz naturel, le charbon ou les produits pétroliers. 95 % de l’hydrogène est aujourd’hui produit à partir du méthane, constituant principal du gaz naturel. Dans la filière « électrolytique », on utilise un courant électrique pour casser la molécule d’eau : c’est l’électrolyse. L’électricité peut provenir de sources renouvelables (photovoltaïque, éolien). Dans ce cas, il n’y a pas d’émission de CO2.

Pile à combustible

La pile à combustible est un dispositif électrochimique qui transforme en électricité l’énergie contenue dans une molécule d’hydrogène. Pour cela, elle utilise le principe inverse de l’électrolyse. Au niveau de l’anode, les molécules d’hydrogène introduites dans la pile sont séparées en protons et en électrons. Les protons traversent la membrane située entre les deux pôles des cellules formant la pile alors que les électrons ne peuvent le faire. Ceci permet de créer un courant électrique. De l’autre côté de la pile, c’est de l’air qui entre dans les cellules. A partir des atomes d’oxygène qu’il contient, des protons et électrons issus de l’hydrogène, de l’eau se forme.

Projets

Une pile à combustible consomme de l’hydrogène directement converti en électricité et en eau, et ce de façon propre et silencieuse. L’hydrogène est donc une solution possible pour développer des sources alternatives d’énergie. De nombreux projets destinés à développer une véritable filière Hydrogène Energie sont financés par l’Union Européenne comme celui nommé Hychain Minitrans.

Applications

Les applications pour lesquelles l’hydrogène, couplé à la pile à combustible, peut fournir de l’énergie sont nombreuses. Certaines font déjà l’objet d’installations pilotes développées dans le cadre de programmes de recherche et d’innovation, notamment par la Division des Technologies Avancées d’Air Liquide. L’hydrogène a déjà prouvé son utilité pour fournir de l’énergie dans des sites isolés (comme les antennes de télécommunication qui envoient les signaux). Les fournitures d’énergie portable ou d’énergie de secours sont aussi de grands enjeux. Elles visent à rendre disponible l’énergie là où on en a besoin, quand on en a besoin.

Transport

C’est sans doute dans ce domaine que la pile à combustible présente le plus grand potentiel. Des véhicules de transport public roulent déjà à l’hydrogène. De grands constructeurs automobile ont développé des flottes de démonstration allant jusqu’à une centaine de prototypes de voitures. Certaines utilisent directement l’hydrogène dans un moteur classique. Les plus performantes sont équipées d’un moteur électrique. L’électricité est produite à bord du véhicule par une pile à combustible alimentée en hydrogène. Ces véhicules "zéro émission" ne rejettent que de l’eau...

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Test réalisé par Air Liquide pour alimenter un équipement électrique à partir d’une pile à combustible Axane.

BIOGAZ


Phénomène naturel de dégradation de la matière organique, la méthanisation est aussi une voie possible pour la conversion de la biomasse en carburant utile pour les transports.
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Relais de téléphonie mobile Bouygues Telecom installé à Saint-Laurent-Lolmie (Lot) et alimenté par une pile à combustible.

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