L’hydrogène, c’est quoi ?
Emmanuelle Saux
L'hydrogène, c'est quoi exactement ?
L’hydrogène, c’est avant tout la source de l’univers et donc de la vie. Notre soleil est principalement constitué d’hydrogène, et l’on retrouve ce même hydrogène à la source de la formation des étoiles ! Ainsi l’hydrogène est l’élément le plus abondant de l’univers. Et pourtant, à l’état naturel, on en trouve très peu sur notre planète Terre. Exploité dès le 19e siècle, on le retrouve de façon abondante dans l’industrie où il sert notamment de matière de base pour la production d’ammoniac et de méthanol, et pour le raffinage des produits pétroliers, carburants et biocarburants.
L’hydrogène est l’élément chimique le plus simple : il est composé d’un proton et d’un électron. C’est un gaz très léger dont la formule chimique est H2. Il est très inflammable, inodore, incolore, non toxique et non corrosif. L’atome de l’hydrogène est le plus léger : pour faire la comparaison, l’hydrogène est 14 fois plus léger que l’air ! C’est un gaz très énergétique, plus de deux fois plus que l’essence et le gaz naturel et trois fois plus que le gasoil !
A l’état naturel, il est généralement combiné avec d’autres atomes : on le trouve notamment dans l’eau (H2O), le pétrole (hydrocarbures HC) ou encore le gaz naturel (composition CH4). Certaines techniques et procédés chimiques tels que la décomposition thermochimique ou photochimique, le vaporeformage, la pyrolyse de la biomasse ou encore l’électrolyse de l’eau, permettent de séparer l’hydrogène de ces éléments auxquels il est associé.
Précisons que fabriquer de l’hydrogène de façon classique, c’est-à-dire en utilisant le vaporeformage de gaz naturel, est très peu écologique. Cette technique a l’inconvénient de libérer de grandes quantités de gaz à effet de serre : la fabrication d’1 kg d’hydrogène en vaporeformage produit… 10 kg de CO2 ! La solution est donc la fabrication d’hydrogène à partir de l’électrolyse de l’eau dans des usines alimentées au maximum par des énergies renouvelables, une technologie nommée « Power to gaz ». Cette technologie est fort heureusement privilégiée à l’heure actuelle par les agglomérations et régions qui installent des stations de production d’hydrogène un peu partout en France.
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Le saviez-vous ?
La consommation mondiale d’hydrogène est aujourd’hui de 74 millions de tonnes, représentant moins de 2 % de la consommation mondiale d’énergie.
Qu'est ce qu'un vecteur énergétique ?
L’hydrogène est un gaz dont les propriétés chimiques offrent un intérêt énergétique majeur. Il est considéré comme un « vecteur énergétique » puisqu’il offre la possibilité, après avoir été produit, d’être stocké, transporté et utilisé. L’énergie contenue dans l’hydrogène peut être récupérée de deux manières : en le brûlant ou par l’intermédiaire d’une pile à combustible. C’est au travers de ces piles à combustibles, que l’hydrogène en tant que vecteur énergétique, offre un large panel d’usages, du stockage de l’énergie à la fourniture d’électricité pour des bâtiments ou encore l’alimentation de véhicules.
Petit cours d’électrochimie : une pile à combustible est alimentée d’un côté par du dihydrogène (H2, communément appelé «hydrogène») et de l’autre par du dioxygène (O2). L’hydrogène traverse une membrane polymère échangeuse de protons en libérant des électrons qui vont assurer la production d’électricité. Les protons sont quant à eux récupérés et la réaction finale ne rejette que de l’eau tout en produisant également de la chaleur (qui pourra être réutilisée pour chauffer bâtiments ou même véhicules).
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