L'hydrogène

Les caractéristiques de l'hydrogène

L’hydrogène occupe la première position du tableau périodique, il s’agit de l’atome le plus simple et le plus léger. C’est également l’élément chimique le plus abondant de l’univers. La molécule de dihydrogène, composée de deux atomes d'hydrogène (H2) est cependant rare à l’état naturel. L’hydrogène se trouve le plus souvent associé à d’autres éléments comme dans l’eau, les hydrocarbures (pétrole et gaz naturel) ou la matière vivante. Il est donc nécessaire de l'isoler. 

Dans les conditions normales de température et de pression le dihydrogène est un gaz inodore et incolore. Il a la particularité d’être très énergétique, il possède en effet le plus fort ratio masse/énergie avec une densité massique de 33 kWh par kilogramme (120 mégajoules) et contient 3 fois plus d’énergie que le gazole par unité de masse et 2,5 fois plus que le méthane. Le dihydrogène est donc considéré comme un vecteur énergétique (une forme d'énergie que l'on peut stocker et transporter). L'hydrogène est en revanche caractérisé par une très faible densité massique, il occupe ainsi un volume important par unité de masse. A titre de comparaison, 4,6 litres d'hydrogène comprimés à 700 bars (1 bar ≈ pression atmosphérique) sont nécessaires pour stocker une énergie équivalente à 1 litre d'essence.

 

Source : L’hydrogène, carburant de l’après-pétrole ?, IFPEN, CEA, cf. § 6.4.

 

Les applications de l'hydrogène

Les applications traditionnelles du dihydrogène sont principalement associées au secteur pétrolier pour le raffinage des carburants ainsi qu'à l’industrie chimique notamment pour la fabrication d’ammoniac. Dans le contexte du changement climatique et de la transition énergétique, un nouveau marché se dessine pour l'hydrogène, celui de l'hydrogène-énergie. L'utilisation de l'hydrogène comme vecteur énergétique suppose l'usage d'une pile à combustible. Ce dispositif électrochimique permet de convertir le dihydrogène en électricité et en chaleur, le système coproduit également de l'eau. Cette transformation est intéressante car elle ne produit ni polluants ni gaz à effet de serre. L'électricité et la chaleur ainsi produites peuvent  servir des applications très diverses tant pour le stationnaire que la mobilité :

  • Stockage et valorisation d’électricité renouvelable excédentaire, en association notamment avec le gaz naturel et la chaleur1,
  • Services aux systèmes énergétiques nationaux, insulaires, locaux1,
  • Mobilité électrique à hydrogène dans les transports et la logistique1,
  • Alimentation performante en énergie de sites, bâtiments et quartiers, notamment par cogénération d’électricité et de chaleur1,
  • Autonomie des appareils nomades, équipements de secours1,
  • Amélioration du bilan carbone dans l’industrie des utilités, des procédés, des produits1

     



    1AFHYPAC, L'Hydrogène en France en 2015, p.5, consulter le document

 

 

 

 

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