En raison du changement climatique qu’il faut limiter, et des problèmes actuels d’approvisionnement en énergie, de nombreuses études sont faites pour trouver de nouvelles énergies.

          L’utilisation de l’hydrogène (plus exactement le di-hydrogène H₂), est une piste prometteuse, car sa combustion, au lieu de produire du gaz carbonique CO₂, ne produit que de l’eau H₂O, alors que l’énergie fournie par un kg d’hydrogène est deux fois supérieure à celle provenant d’un kg de gaz et trois fois celle provenant d’un kg d’essence.
          Mais l’hydrogène étant très léger, 1 kg d’hydrogène occupe à la pression atmosphé-rique normale 11 m³. Il est donc difficile à stocker et à transporter car on doit alors le mettre sous de grandes pressions, de l’ordre de 250 bars, voire même à 700 bars. Il faut alors des réservoirs d’acier très résistants qui pèsent très lourd. Et si on le liquéfie à -273 d°C, il faut alors un isolementnt thermique du réservoir très conséquent.
        L’hydrogène a par ailleurs un inconvénient, c’est qu’il ne peut être (actuellement) extrait naturellement (comme le charbon), et qu’il doit être produit.

         L’Europe fait actuellement un grand effort de recherche dans le domaine de l’hydrogène, et les investissements pourraient atteindre 430 milliards dans les 30 prochaines années et la France a un plan à dix ans de 7 milliards d’euros. Mais pour le moment l’hydrogène ne représente que moins de 2% de la consommation énergétique européenne. Actuellement les 74 millions de tonne produites annuellement sont issues à 96% de la transformation chimique de produits carbonés, principalement du gaz méthane CH₄. Ce n'est donc pas écologique.

          L’approvisionnement en hydrogène pose donc problème, car la voie chimique est chère et coûteuse en énergie, utilisant des produits carbonés.
          Une solution envisagée est d’utiliser l’électrolyse de l’eau, qui produit de l’oxygène à l’anode et de l’hydrogène à la cathode. 1 litre d’eau produit 100 g d’hydrogène et il faut environ 6,5 kWh d’électricité.
          Evidemment la démarche perd tout intérêt écologique si on produit l’électricité à partir de sources carbonées, et il faut donc que ce soit à partir d’énergie nucléaire ou à partir des énergies intermittentes produites par les éoliennes et les capteurs solaires photoélectriques, dont l’électricité est difficile et onéreuse à stocker et dont il serait intéressant d’utiliser ainsi l'excédent qu'il est difficile d'injecter dans un réseau .
           Mais l’opération de production a un mauvais rendement de l’ordre de 28 %.
          Une voie naturelle et également possible, probablement plus rentable. On a en effet découvert qu’il existait des poches de gaz hydrogène dans des roches anciennes. Des roches s’oxydent au contact de l’eau, gardent l’oxygène et libèrent de l’hydrogène. Cela était connu depuis une trentaine d’années, dans des zones volcaniques sous l’océan, mais des sites terrestres ont été découverts.
          Dans un forage au Mali, la pression de la nappe n’est pas retombée, ce qui indique une production continue. Les zones géologiques sont celles où des roche du manteau terrestre sont au contact soit de l’eau de mer, soit de l’eau de pluie, soit d’ions métalliques.
       Cette voie serait un complément moins cher de la voie électrolytique.

         Il est également possible de craquer la molécule d’eau à très haute température 1000 à 3000 d°C, c-e qui est envisagé dans certaines futures centrales nucléaires VHTR (Very High Temperature Reactor) à haute température.

         Le transport et le stockage de l’hydrogène posent problèmes, vu son très faible poids, qui exige de le transporter sous haute pression dans des réservoirs métalliques très lourds.

          La liquéfaction est très coûteuse en énergie et en conservation à -253 d°C.
          On peut le transporter en bonbonnes comprimé à 250 bars, dans des camions de 40 tonnes, pour ne transporter en définitive que 300 kg d’hydrogène.
          Un gazoduc reliant l’Espagne à l’Allemagne est envisagé..
.         Il faut enfin mentionner une troisième possibilité de stockage de l’hydrogène , dans des hydrures métalliques. C’est intéressant en termes de volume, car on stocke à volume égal trois fois plus de gaz que comprimé à 700 bars. Par contre en terme de poids les hydrures étant très lourds, le bilan est défavorable.
             En outre, sur le plan du ravitaillement, remplir l’hydrure d’hydrogène est un processus lent, très exothermique, exige un refroidissement énergique du réservoir. Un remplacement du réservoir vide

         Plusieurs essais ont été faits pour absorber du gaz carbonique en le transformant en méthane grâce à l’hydrogène, (CO₂ + 4 H₂ —> CH₄ + 2H₂O), le méthane étant ensuite acheminé par le réseau de gaz naturel de GRDF. 

         Enfin l’l’hydrogène pose des problèmes importants de sécurité. Mélangé à l’oxygène de l’air il est en effet inflammable à la moindre étincelle. Comme sa faible densité le fait se diluer rapidement dans l’air, il est alors inflammable, mais dans une enceinte fermée il est alors explosif. Une telle explosion s’est produite en 2019, en Suède, ,dans une station de distri-bution, suite à un montage défectueux du tuyau de distribution du réservoir, heureusement sans faire de victime.

         Depuis 2009 l’union Européenne a émis un règlement de sécurité pour les voitures à hydrogène mais il faut actuellement mettre au point des règle de sécurité pour les camions, véhicules lourds comme les bus, le train et par la suite, les avions.

        Demain je montrerai quelques  applications énergétiques de l’hydrogène.