| Réf : BE8565 v1

Purification
Combustible hydrogène - Production

Auteur(s) : Farida DARKRIM-LAMARI, Pierre MALBRUNOT

Date de publication : 10 avr. 2006

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

Auteur(s)

  • Farida DARKRIM-LAMARI : Chargée de recherche au CNRS - Laboratoire d’ingénierie des matériaux et des hautes pressions (LIMHP, CNRS UPR 1311)

  • Pierre MALBRUNOT : Directeur du comité technique à l’Association française de l’hydrogène (AFH )

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

INTRODUCTION

Au XIXe siècle, l’avènement de la machine à vapeur a permis un remarquable développement des transports et de l’industrie. Cette vapeur capable de fournir directement de l’énergie mécanique mais qui n’existe pas comme telle dans la nature – il faut la produire en chauffant de l’eau – était en quelque sorte le premier vecteur énergétique. Puis, à la fin de ce même siècle, tout s’est encore accéléré lorsque sont apparus le moteur à explosion et l’électricité. Le premier permettait d’obtenir de l’énergie mécanique à partir des carburants liquides issus du pétrole présent dans la nature. La seconde, due aux propriétés des constituants de la matière, était un nouveau vecteur énergétique aux possibilités quasi infinies et dont nous connaissons de nos jours, par l’électronique et ses applications, les prolongements les plus évolués et les plus prometteurs. C’est ainsi qu’au XXe siècle, il ne fut pas d’activité humaine qui n’ait pas été bouleversée par les retombées de ces deux révolutions techniques. Le monde est alors entré dans « l’ère industrielle » assortie de la « civilisation de l’automobile », l’une et l’autre à l’origine de profondes transformations économiques et sociales. Mais pour alimenter l’extraordinaire développement qui s’en est suivi, il a fallu – et il faut toujours – de plus en plus d’énergie, c’est pourquoi les ressources de notre planète ont été exploitées sans limite : houille, pétrole, gaz naturel, hydraulique et énergie provenant de la fission de combustibles nucléaires. Aujourd’hui, nous en mesurons les conséquences, elles sont à la hauteur de cette démesure : risque d’épuisement des ressources fossiles, accumulation de déchets nucléaires, pollution atmosphérique menaçant la santé publique et effet de serre additionnel qui contribue au réchauffement de la planète. Et pourtant, cette évolution dévoreuse d’énergie se poursuit et nourrit une croissance permanente qui va de pair avec l’émergence des pays en voie de développement et l’augmentation de la population mondiale. Il est ainsi prévisible que par rapport à 1970, les besoins en énergie doublent en 2020 et triplent à la fin du XXIe siècle.

Pour résoudre une telle contradiction entre le besoin croissant d’énergie, l’épuisement des combustibles fossiles, l’effet de serre additionnel et la pollution, plusieurs solutions concomitantes sont possibles :

  • réduire les consommations d’énergie par des actions « d’utilisation rationnelle » ;

  • diminuer la pollution et les rejets à effet de serre en utilisant des carburants mieux appropriés ;

  • poursuivre l’utilisation de l’énergie nucléaire en souhaitant un jour l’aboutissement de la fusion qui à l’heure actuelle tient du pari scientifique ;

  • faire appel à des énergies dites renouvelables : éolienne, solaire, hydraulique, biomasse, géothermie ;

  • utiliser l’hydrogène, une énergie propre et stockable.

L’hydrogène est en effet un gaz non toxique et très énergétique. Il est capable de produire de la chaleur par combustion directe avec, comme résidus, de l’eau et des oxydes d’azote, mais aussi de produire de l’électricité dans les piles à combustible avec comme seul résidu, de l’eau. Mais l’hydrogène n’existe pas à l’état libre dans la nature, il ne s’y trouve qu’à l’état combiné, surtout dans l’eau et les hydrocarbures. Il faut donc le produire ; en cela, il est comme l’électricité, un vecteur énergétique.

Dans les dossiers qui suivent, nous n’abordons l’hydrogène que du point de vue de sa valeur énergétique en laissant de côté ce qui est lié à ses propriétés chimiques, par lesquelles il joue d’ailleurs un rôle important dans l’industrie pétrolière, l’industrie chimique et dans certaines technologies. Dans le présent dossier, nous traitons de sa production. Produire l’hydrogène, c’est l’extraire de ses composés (eau, hydrocarbures, biomasse) par une opération chimique ou physico-chimique qui nécessite une certaine dépense d’énergie : c’est là un des problèmes de l’utilisation de l’hydrogène énergie.

Dans le dossier [Combustible hydrogène- Utilisation], nous nous intéressons à sa conversion énergétique, à sa mise à disposition et aux problèmes liés à la sécurité, aux possibles conséquences économiques et sociétales d’un emploi généralisé et, en conclusion, nous livrons une analyse de ce qui reste à accomplir pour que ce vecteur énergétique s’impose.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-be8565


Cet article fait partie de l’offre

Chimie verte

(156 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Présentation

3. Purification

Un bon fonctionnement et la longévité des piles à combustible exige un hydrogène pur, d’un degré 3N (99,9 %) ou plus, et surtout exempt d’oxyde de carbone (moins de 20 ppm), d’où le plus souvent la nécessité de purifier le gaz produit par les méthodes décrites ci-avant. Pour cela, il existe plusieurs procédés dont la séparation par membranes, la cryogénie et, le plus utilisé, l’adsorption sélective utilisant des matériaux poreux de type alumino-silicate.

  • Les membranes sont des barrières de quelques centaines de nanomètres à quelques millimètres d’épaisseur qui, sous l’effet d’une force de transfert, vont permettre ou non le passage de certains composants. Parmi les membranes existantes, les membranes inorganiques, métalliques ou céramiques, bien que les plus onéreuses, sont celles qui tolèrent les flux les plus élevés et sont les plus résistantes (corrosion, pression, température).

  • La séparation cryogénique est une distillation à basse température qui condense les composants du gaz à purifier ayant un point d’ébullition à une plus haute température que l’hydrogène. C’est un mode de séparation plus ancien, coûteux en énergie qui est adapté à l’obtention d’hydrogène de grande pureté (4 ou 5N, soit 99,99 % ou 99,999 %).

  • En 1960, les premières installations du procédé dit de pressure swing adsorption (PSA) à l’échelle industrielle ont été réalisées pour la séparation de l’air et la production de l’hydrogène. Ces procédés sont basés sur les brevets de Skarstrom et Guerin en 1957 et 1958 . La première unité commerciale de purification d’hydrogène par PSA a été installée, en même temps qu’un réformateur, à Toronto en 1966 ...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Chimie verte

(156 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Purification
Sommaire
Sommaire

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Chimie verte

(156 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS