Comment produire de l'hydrogène ?

Unité de production d'hydrogène par vaporeformage à la raffinerie de Jubail en Arabie saoudite


   Présent en abondance dans le Soleil, l’hydrogène gazeux est quasiment absent de notre atmosphère. Il faut donc l’extraire de molécules qui le contiennent, comme l’eau ou les composés organiques.

    Aujourd’hui la production industrielle est faible, par rapport à ce qu’il faudrait pour alimenter le transport automobile et routier, et la principale filière utilise des composés organiques principalement constitués d’hydrogène et de carbone, comme le gaz naturel, le charbon ou la biomasse. Elle représente actuellement plus de 90% de la production d’hydrogène.
    Elle a un énorme inconvénient : les réactions chimiques correspondantes  extraient l’hydrogène en convertissant le carbone en gaz carbonique CO2, d’où un bilan catastrophique au plan de l’effet de serre
    Avec ce type de production à partir de produits carbonés,, la voiture à hydrogène n’a aucun avenir

   La deuxième filière produit de l’hydrogène par décomposition de l’eau. Elle utilise soit un courant électrique pour l’électrolyse, soit une succession de réactions chimiques pour les cycles thermochimiques qui permettent de « casser » les molécules d’eau afin d’obtenir de l’hydrogène.
    Mais les réactions sont endothermiques et donc on consomme plus d’électricité qu’on n’en récupèrera dans la pile à combustible
    C’est donc un hydrogène très cher.
    De plus si l’énergie électrique est produite, comme en Allemagne à partir de centrales à charbon, le bilan en CO2 est très mauvais. En France l’énergie électrique étant d’origine nucléaire, la filière serait envisageable, mais n’existe pas industriellement.
    Ce peut être une filière intéressante pour utiliser l’électricité des énergies intermittentes, solaire ou éolienne, que l’on ne sait pas stocker. On produirait de l’hydrogène que l’on peut stocker. Mais, vu le coût de ces énergies, celui de l’hydrogène est alors 4 fois plus cher que celui produit à partir du pétrole ou du gaz.
    Il faudrait une baisse importante de ces énergies, et de plus une usine près d’une centrale voltaïque, car le coût de rattachement de celle-ci au réseau est très cher.

        Une troisième filière beaucoup plus intéressante serait la production par décomposition de l’eau à très haute température.Mais ce ne serait rentable qu’avec des réacteurs nucléaires à haute température de 4ème génération, et l’étude de ceux-xi est actuellement très lente.

   Enfin on pourrait penser à un générateur d’hydrogène directement dans le véhicule.
    Les principes sont connus : on peut utiliser du boro-hydrure de sodium  NaBH4, mais c’est un produit cher et on préfère utiliser de l’aluminium et des solutions aqueuses de soude , les réactions étant les suivantes ;
        2Al + 6H2O + 2NaOH → 2NaAl(OH)4 + 3H2   (1) ;
        NaAl(OH)4 → NaOH + Al(OH)3   (2) ;
        2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2   (3).
    La soude est régénérée et le bilan est celui de l’équation (3).
    J’ai personnellement fait fabriquer un petit générateur d’hydrogène au borohydrure, pour alimenter la flamme d’un petit spectromètre portatif et cela fonctionnait très bien.
    Mais il faudrait une quantité bien plus grande pour fournir la pile à hydrogène d’une voiture et mettre au point un tel générateur n’est pas simple.
    On peut aussi stocker de l’hydrogène dans des hydrures métalliques qui fixent l’hydrogène sous forme atomique (et non la molécule H2), cel dans des conditions de température et de pression propre à chaque hydrure et qui le restituent àdans des conditions différentes. pour être utilisé dans des applications mobiles, les hydrures métalliques considérés doivent avoir des températures et des pressions d’équilibre compatibles avec leur stockage, dans des stations service, leur emport dans une voiture et des conditions acceptables de restitution de l’hydrogène
    Par contre on peut stocker des quantités importantes dans des volumes réduits.
    Mais si des essais ont été intéressants, on est encore loin de la réalisation industrielle de ces « éponges » à hydrogène.
    Mais cela éviterait les stockages lourds et dangereux.


    En définitive, si l’on sait faire une voiture à hydrogène, si une voiture électrique hybride serait intéressante au plan de l’absence de rejet de CO2, la voiture elle même est complexe et très chère.
    Mais une réalisation en série ferait baisser les prix.
    Cependant le gros problème reste la fabrication en quantité suffisante d’hydrogène, sans produire de CO2 et à un coût raisonnable. On n’est encore qu’aux études préalables.
    Je ne pense donc pas qu’il y ait une généralisation de la voiture hybride à hydrogène avant 2040.
    Tout dépend aussi des progrès de stockage que feront les batteries électriques, car, si elles arrivaient à tenir 500 km sans recharge, la voiture serait beaucoup plus simple et moins chère que la voiture à hydrogène.