Dihydrogène
Le dihydrogène est un composé moléculaire à l'état gazeux aux conditions normales de pression et de température. Les molécules comportent deux atomes d'hydrogène, sa formule chimique est H2. Il est présent sous forme de traces (0,5 ppm) dans l'air. Il est fréquemment appelé « hydrogène ».
C'est gaz léger, que la gravité terrestre ne peut d'ailleurs retenir. Il fut employé dans les ballons dirigeables de type Zeppelin, utilisant les propriétés du principe d'Archimède, avant d'être remplacé par l'hélium moins dangereux car non combustible. Il brûle dans l'air en produisant de l'eau, d'où son nom (hydrogène = qui fabrique de l'eau).
Le dihydrogène (H2) possède une température d'évaporation de 20,27 K et une température de fusion de 14,02 K. Sous de très fortes pressions, comme celle qui existent au centre des géantes gazeuses, ces molécules se dissocient et l'hydrogène devient un métal liquide. Dans l'espace, les nuages de H2 sont à la base du processus de formation des étoiles.
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Production du dihydrogène
H2_vapoformage.png
L'hydrogène est produit industriellement par deux procédés :
- par vaporeformage à partir d'hydrocarbures (en particulier à partir de méthane)
- par électrolyse de l'eau
Vaporeformage d'hydrocarbures
C'est le procédé qui aujourd'hui est le plus utilisé au niveau industriel. Son principe est basé sur la dissociation de molécules carbonées (méthane, monoxyde de carbone en présence de vapeur d'eau et de chaleur.
Cette technologie est énormément utilisée. Elle a le gros inconvénient de produire du dioxyde de carbone qui est un gaz à effet de serre.
Électrolyse de l'eau
Cette technologie consiste à faire passer un courant électrique dans l'eau afin d'obtenir la dissociation des molécules d'eau en dihydrogène et dioxygène.
Réaction à l'anode :
Réaction à la cathode :
Globalement, nous avons :
Cette technologie nécessite de grandes quantités d'électricité. Elle est relativement peu utilisée.
Stockage
Gaz comprimée
C'est la forme la plus commune de stockage du dihydrogène. Le gaz est stockée à des pression de 350 ou 700 bar.
La technologie existe et est couramment utilisée. Son inconvénient réside dans les faibles efficacités en terme d'encombrement en comparaison des autres méthodes. Cet encombrement étant une des difficultés pour l'utilisation du dihydrogène sous forme de gaz comprimé dans les applications automobiles.
Gaz liquéfié
Le dihydrogène est liquéfié à une température de -253°C.
La technologie est existante. Contrairement au gaz comprimé, elle a une nettement meilleure efficacité en ce qui concerne l'encombrement. Cependant cet avantage est modéré par le volume relativement important des enceintes isolantes nécessaire pour éviter l'évaporation. Cependant, il faut une énergie importante pour passer en phase liquide. La liquéfaction consomme 30 à 40% du contenu énergétique du gaz. Elle a un coût relativement élevé.
Hydrures métalliques
Les atomes d'hydrogène sont stockés dans certains composés métalliques. On récupère le dihydrogène en chauffant. Cette technique est aujourd'hui mal maîtrisée. Elle a l'inconvénient de demander un dihydrogène extrêmement pur afin d'éviter de détruire la capacité d'absorption des hydrures. Le chauffage pour récupérer le gaz est également un handicap. Ce type de stockage en est au stade de recherche et n'est pas disponible aujourd'hui sur une base industrielle.
Capacité de stockage de certains hydrures.
| Hydrure | Pourcentage de dihydrogène contenu (en masse) |
|---|---|
| LaNi5H6,5 | 1,4 % |
| ZnMn2H3,6 | 1,8 % |
| TiFeH2 | 1,9 % |
| Mg2NiH4 | 3,6 % |
| VH2 | 3,8 % |
| MgH2 | 7,6 |
Stockage par absorption sur du Carbone
Cette technique permet de stocker en surface de certaines structures de carbone telle que du charbon actif ou des nanotubes les molécules de dihydrogène. Elle permet de stocker 0.05 à 2 % en masse de dihydrogène.
Ce type de stockage est au stade de recherche.
Sécurité
Référence ONU pour le transport des matières dangereuses
- Nom (français) : Hydrogène comprimé
- Classe : 2
- numéro : 1049
- Nom (français) : Hydrogène liquide réfrigéré
- Classe : 2
- numéro : 1966
- Nom (français) : Hydrogène dans un dispositif de stockage à hydrure métallique
- Classe : 2
- numéro : 3468
Voir aussi
- dihydrogène liquide (LH2)
Anecdote
Le monoxyde de dihydrogène est bien entendu le corps composé nommé eau : H2O.