La production d'hydrogène

L’hydrogène1 (H2) est l’élément le plus abondant à la surface de notre planète, il est cependant très peu présent à l’état naturel. Il est donc nécessaire de l’extraire d’autres molécules beaucoup plus présentes et accessibles comme l’eau (H2O) ou le méthane (CH4). Nous allons décrire ici les méthodes principalement utilisées à l’heure actuelle pour produire l’hydrogène : le vaporeformage de gaz naturel, la production à partir de biomasse, l’électrolyse de l’eau et la coproduction. D’autres méthodes, comme l’utilisation d’algues marines ou encore l’extraction de l’hydrogène du sol existent, mais ne sont pas industrialisées pour le moment.

 

Le vaporeformage du gaz naturel2 

Il s’agit de la technique la plus utilisée dans le monde. C’est également le moyen de production employé à l’heure actuelle en Région Normandie, notamment sur le site de Port-Jerôme, à proximité du Havre. Le principe est de mélanger le gaz naturel contenant du méthane avec de la vapeur d’eau à haute température (840-950°C), sous haute pression (20-30 bar) et en présence d’un catalyseur (nickel). Les produits de cette réaction sont le dioxyde de carbone (CO2) et l’hydrogène.

L’hydrogène ainsi produit ne peut pas être qualifié d’hydrogène vert puisque pour 1 kg d’hydrogène produit, 9kg de dioxyde de carbone sont émis. Cette méthode est utilisée actuellement pour le lancement de la mobilité hydrogène le temps que les conditions permettant d’évoluer vers des techniques plus respectueuses de l’environnement soient réunies (demande plus importante, coûts moins onéreux).

 

La production à partir de la biomasse3 

Le carbone et l’hydrogène sont les principaux composants des organismes vivants. La matière organique représente ainsi une énorme source d’énergie que l’homme commence à exploiter. La digestion anaérobie ou la méthanisation des déchets municipaux, industriels ou agricoles notamment, permettent de produire du biogaz contenant du méthane4. Une fois ce biogaz produit, le procédé est le même que celui décrit précédemment (vaporeformage) après purification du gaz. L’hydrogène ainsi obtenu peut être qualifié de vert et permet de nous faire progresser vers l’indépendance énergétique. Quelques projets utilisant ce moyen de production voient le jour en France (Trifyl à Albi, Braley à Rodez...)

 

L’électrolyse de l’eau5 

Le principe de l’électrolyse de l’eau est assez simple : la molécule d’eau est cassée au moyen d’un courant électrique pour produire de l’oxygène et de l’hydrogène sous forme gazeuse. Ce moyen de production permet d’avoir de l’hydrogène vert, d’apporter une plus-value à la production électrique et de se rendre indépendant vis-à-vis des énergies fossiles. Il existe aujourd’hui plusieurs technologies d’électrolyse, les deux principales étant l’alkaline6 et la PEM7 présentant chacune leurs avantages et leurs inconvénients. Ce moyen commence à se généraliser dans les pays où la mobilité hydrogène est la plus avancée (Californie, Allemagne et Japon), la France devrait commencer à installer les premières unités courant 2017.

 

1 Nous parlons en fait ici de dihydrogène H2 mais il est d’usage de parler d’hydrogène

4 La thermochimie permet aussi de produire directement de l’hydrogène pour certains déchets (ligno-cellulosiques)

6  utilisant une solution aqueuse d’hydroxyde de potassium

7  electrolyse acide  avec électrolyte solide à membrane polymère échangeuse de protons

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