Qu’est-ce que l’énergie hydrogène ?

L’univers est constitué d’un mélange d’un vaste éventail de composants. Chaque composant joue un rôle essentiel dans la composition du monde. Les composants les plus abondants dans l’univers sont l’hydrogène, l’azote et l’oxygène. L’hydrogène est le composant le plus présent, occupant 75% de l’univers, et il joue un rôle majeur dans la durabilité de la vie. En plus d’aider les différentes espèces vivantes à survivre, l’hydrogène peut être utilisé pour générer de l’énergie.

L’hydrogène existe dans presque toutes les matières végétales et se trouve aussi naturellement dans l’eau. Bien que le soleil contienne un plus grand pourcentage d’hydrogène gazeux, ce gaz est trop léger qu’il disparaît pratiquement de la surface de la terre lorsqu’il est transporté par les rayons du soleil. Ainsi, pour obtenir efficacement de l’hydrogène gazeux, il faut l’exploiter à partir de l’eau, du gaz naturel ou de la biomasse.

hydrogène gazeux

L’hydrogène est le plus fondamental de tous les éléments terrestres. L’atome d’hydrogène est constitué d’un seul proton et d’un seul électron. En tant que tel, il est très abondant, mais il n’existe pas vraiment comme une forme distincte de matière. Au contraire, il est généralement combiné à d’autres éléments. La séparation de l’hydrogène gazeux de ses substances compagnes demande beaucoup d’efforts, mais elle produit une source d’énergie puissante et presque propre. En tant que gaz, il peut être utilisé dans les piles à combustible pour alimenter les moteurs.

Le gaz hydrogène est extrait de l’eau par une technique connue sous le nom d’électrolyse, qui consiste à faire passer un courant électrique élevé dans l’eau pour séparer les atomes d’hydrogène et d’oxygène. Le processus d’électrolyse est assez coûteux car il implique une forte dépense énergétique.

L’énergie utilisée pour produire de l’électricité dans le processus d’électrolyse est exploitée à partir de combustibles fossiles comme le pétrole, le gaz naturel ou le charbon. Elle peut également être exploitée à partir de sources d’énergie renouvelables comme le solaire, l’éolien et l’hydroélectricité pour s’assurer qu’il n’y a pas d’émissions de gaz à effet de serre.

L’obtention de volumes d’hydrogène par cette méthode fait encore l’objet de recherches pour établir une méthode viable de production domestique à un coût relativement faible.

Une autre méthode d’extraction d’hydrogène gazeux est le reformage du méthane à la vapeur ou l’extraction à la vapeur, qui implique la séparation des atomes d’hydrogène du méthane des atomes de carbone. C’est la technique actuelle utilisée pour obtenir de l’hydrogène gazeux en grandes quantités. L’inconvénient du reformage du méthane à la vapeur est qu’il émet beaucoup de gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone et le monoxyde de carbone dans l’atmosphère, qui sont les recettes du réchauffement climatique.

Pour obtenir de l’électricité à partir de l’hydrogène gazeux, il est acheminé vers des piles à combustible où il se combine avec l’oxygène, et il en résulte une réaction chimique qui génère de l’électricité et de la chaleur. L’hydrogène gazeux peut aussi simplement être brûlé pour alimenter les moteurs des véhicules. Les sous-produits de cette réaction chimique sont l’eau et le carbone qui est utilisé pour produire du méthane et du charbon.

Diverses utilisations de l’hydrogène

L’hydrogène est généré comme sous-produit dans les industries du Chlore – Alcali. Auparavant, il était utilisé en partie pour des applications non énergétiques, et la partie restante était soit brûlée à la torche, soit évacuée dans l’atmosphère. Actuellement, l’hydrogène sous-produit était utilisé pour la production de produits chimiques et pour des applications captives (principalement énergétiques).

L’hydrogène est produit pour des applications non énergétiques, par exemple, dans les industries des engrais et les raffineries de pétrole. Des petits groupes électrogènes alimentés à l’hydrogène, des autobus à pile à combustible, des véhicules à trois roues, des véhicules à deux roues (motocyclettes) et des systèmes de combustion catalytique pour les secteurs résidentiel et industriel ont également été mis au point et démontrés.

Avantages de l’énergie hydrogène

C’est une source d’énergie renouvelable et abondante

L’hydrogène est une source d’énergie riche pour de nombreuses raisons, la principale étant l’abondance de son approvisionnement. Bien qu’il faille beaucoup de ressources pour l’exploiter, aucune autre source d’énergie n’est infinie comme l’hydrogène. Cela signifie essentiellement qu’il n’y a aucune possibilité qu’il s’épuise comme d’autres sources d’énergie.

Nombreuses sources pour produire de l’hydrogène localement

L’hydrogène peut être produit soit sur place, là où il sera utilisé, soit de manière centralisée et ensuite distribué. Le gaz hydrogène peut être produit à partir de méthane, d’essence, de biomasse, de charbon ou d’eau. Les facteurs tels que les quantités de pollution, les défis techniques et les besoins énergétiques varient en fonction des sources utilisées.

C’est pratiquement une source d’énergie propre

Lorsque l’hydrogène est brûlé pour produire du carburant, les sous-produits sont totalement sûrs, ce qui signifie qu’ils n’ont aucun effet secondaire connu. Les entreprises aéronautiques utilisent même l’hydrogène comme source d’eau potable. Après l’utilisation de l’hydrogène, il est normalement converti en eau potable pour les astronautes sur les vaisseaux ou les stations spatiales.

L’énergie hydrogène est non toxique

C’est une substance non toxique qui est rare pour une source de carburant. Cela signifie qu’elle est respectueuse de l’environnement et ne cause aucun dommage ou destruction à la santé humaine.

Cet aspect la rend préférable par rapport à d’autres sources de carburant comme l’énergie nucléaire, le gaz naturel, qui sont extrêmement dangereux ou intimidants à exploiter en toute sécurité. Il permet également à l’hydrogène d’être utilisé dans des endroits où d’autres formes de carburant peuvent être interdites.

L’utilisation de l’hydrogène réduit considérablement la pollution

Lorsque l’hydrogène est combiné à l’oxygène dans une pile à combustible, de l’électricité est produite, qui peut être utilisée pour alimenter des véhicules ou faire fonctionner un moteur électrique comme source de chaleur et pour de nombreuses autres utilisations. Lorsqu’il se combine avec l’oxygène, les seuls sous-produits sont l’eau et la chaleur, ce qui constitue l’avantage d’utiliser l’hydrogène comme vecteur d’énergie.

L’utilisation de piles à combustible à hydrogène ne libère pas de dioxyde de carbone et d’autres gaz à effet de serre ou d’autres particules lorsque des sources renouvelables telles que l’eau ou l’énergie solaire sont utilisées dans le processus de production.

C’est beaucoup plus efficace que les autres sources d’énergie

L’hydrogène est un type d’énergie efficace puisqu’il a la capacité de véhiculer beaucoup d’énergie pour chaque livre de carburant par rapport au diesel ou au gaz. Cela signifie catégoriquement qu’une automobile qui utilise l’énergie de l’hydrogène parcourra plus de kilomètres qu’une automobile avec une quantité égale d’essence.

Par exemple, par rapport à une centrale électrique conventionnelle à base de combustion qui produit habituellement de l’électricité entre 33 et 35% d’efficacité, les piles à hydrogène sont capables de produire de l’électricité avec une efficacité allant jusqu’à 65%, ayant une capacité environ trois fois supérieure.

Utilisé pour alimenter les vaisseaux spatiaux

L’efficacité et la puissance de l’énergie de l’hydrogène en font une source de carburant idéale pour les vaisseaux spatiaux. Sa puissance est si élevée qu’elle est capable de propulser rapidement les vaisseaux spatiaux vers des missions d’exploration.

C’est aussi la forme d’énergie la plus sûre pour effectuer une tâche aussi énergivore. L’énergie hydrogène est, en effet, 3 fois plus puissante que l’essence et les autres sources de carburant d’origine fossile. Cela signifie idéalement que vous avez besoin de moins d’hydrogène pour accomplir une tâche énorme.

Il offre également une puissance motrice pour les avions, les bateaux, les voitures et les applications de piles à combustible portables et stationnaires. L’inconvénient de l’utilisation de l’hydrogène dans les voitures est qu’il est pratiquement difficile de le stocker dans des réservoirs cryogéniques ou à haute pression.

Un système de production durable

L’électrolyse est une méthode dans laquelle l’eau est séparée en hydrogène et en oxygène. Dans ce cas, l’énergie renouvelable peut être utilisée pour alimenter les électrolyseurs afin de produire de l’hydrogène à partir de l’eau qui fournit un système durable indépendant des produits pétroliers et qui est également non polluant, ne produisant aucune émission. Certaines des sources renouvelables utilisées pour alimenter les électrolyseurs sont l’énergie éolienne, hydraulique, solaire et marémotrice.

Une fois l’hydrogène produit dans un électrolyseur, il peut être utilisé dans une pile à combustible pour produire de l’électricité. Les sous-produits générés dans le processus de la pile à combustible sont l’eau et la chaleur. Si les piles à combustible fonctionnent à des températures élevées, le système peut être configuré comme un co-générateur, l’énergie résiduelle étant utilisée pour le chauffage.

Inconvénients de l’énergie hydrogène

Bien que l’énergie hydrogène ait beaucoup d’avantages admirables, ce n’est pas vraiment la source d’énergie carrément préférable, propre et bon marché pour la plupart des gouvernements et des entreprises. À l’état gazeux, il est assez volatile.

Si sa volatilité lui confère un avantage par rapport à d’autres sources d’énergie en termes d’accomplissement de nombreuses tâches, elle le rend également risqué à utiliser et à contourner. Voici quelques-uns des inconvénients de l’énergie hydrogène :

L’énergie hydrogène est coûteuse

L’électrolyse et le reformage à la vapeur, les deux principaux procédés d’extraction de l’hydrogène, sont extrêmement coûteux. C’est la vraie raison pour laquelle il n’est pas très utilisé dans le monde. Aujourd’hui, l’énergie hydrogène est principalement utilisée pour alimenter la plupart des véhicules hybrides.

Il faudra beaucoup de recherche et d’innovation pour découvrir des moyens bon marché et durables d’exploiter cette forme d’énergie. D’ici là, l’énergie hydrogène resterait exclusivement réservée aux riches.

Complications du stockage

L’une des propriétés de l’hydrogène est qu’il a une densité plus faible. En fait, il est beaucoup moins dense que l’essence. Cela signifie qu’il doit être comprimé à l’état liquide et stocké de la même façon à des températures plus basses pour garantir son efficacité et son rendement en tant que source d’énergie.

Cette raison explique également pourquoi l’hydrogène doit en tout temps être stocké et transporté sous haute pression, ce qui fait que le transport et l’utilisation courante sont loin d’être réalisables.

Ce n’est pas la source d’énergie la plus sûre

Le pouvoir de l’hydrogène ne doit pas du tout être sous-estimé. Bien que l’essence soit un peu plus dangereuse que l’hydrogène, l’hydrogène est une substance hautement inflammable et volatile qui fait fréquemment la une des journaux pour ses dangers potentiels. Par rapport au gaz, l’hydrogène n’a pas d’odeur, ce qui rend toute détection de fuite presque impossible. Pour détecter les fuites, il faut installer des capteurs.

Tricky to Move Around

C’est une tâche ardue de transporter brillamment l’hydrogène en raison de sa légèreté. Le pétrole peut être transporté en toute sécurité parce qu’il est principalement poussé dans des tuyaux.

Le charbon peut être commodément transporté dans des camions à benne. L’hydrogène présente également des défis lorsqu’on envisage de le déplacer en grandes quantités, c’est pourquoi il est surtout transporté en petits lots seulement.

Il est dépendant des combustibles fossiles

L’énergie hydrogène est renouvelable et a un impact minimal sur l’environnement, mais sa séparation à partir de l’oxygène nécessite d’autres sources non renouvelables comme le charbon, le pétrole et le gaz naturel. Les combustibles fossiles sont toujours nécessaires pour produire le carburant hydrogène.

L’énergie hydrogène ne peut pas soutenir la population

Malgré le fait que l’hydrogène est abondant en approvisionnement, le coût de son exploitation limite une utilisation étendue. Comme vous le réalisez, il est assez difficile de perturber le statu quo.

L’énergie provenant des combustibles fossiles règne encore sur le monde. Il n’y a pas non plus de cadre mis en place pour garantir une énergie hydrogène bon marché et durable pour le propriétaire normal d’une voiture à l’avenir.

Même si l’hydrogène devenait bon marché dès maintenant, il faudrait des années pour qu’il devienne la source d’énergie la plus utilisée puisque les véhicules eux-mêmes et les stations-service devraient être adaptés pour se conformer aux exigences de l’hydrogène. Cela nécessiterait des mises de fonds massives.

C’est un fait, l’énergie hydrogène est une ressource renouvelable car elle est disponible en abondance, et ses impacts énormément négligés. Cependant, les entreprises qui produisent de l’hydrogène auront, en réalité, besoin d’autres formes d’énergie non renouvelable, comme l’énergie fossile (charbon, gaz naturel et pétrole) pour le séparer de l’oxygène. Nous pourrons peut-être minimiser la dépendance excessive aux combustibles fossiles lorsque nous adopterons l’énergie hydrogène, mais il sera décourageant de s’en débarrasser dans le système.

U.S. DoE
U.S. EPA
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Un vrai écologiste de cœur ❤️. A fondé Conserve Energy Future avec pour seule devise de fournir des informations utiles liées à notre environnement qui s’épuise rapidement. À moins que vous ne croyiez fermement à l’idée d’Elon Musk de faire de Mars une autre planète habitable, rappelez-vous qu’il n’y a vraiment pas de  » planète B  » dans tout cet univers.

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