Article de référence | Réf : K850 v1

Production électrolytique d’hydrogène

Auteur(s) : André Rahier

Relu et validé le 26 août 2021

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

Version en anglais English

RÉSUMÉ

L’électrolyse de l’eau permet de produire de l’hydrogène sans relâcher de gaz carbonique. Dans cet article, les principes scientifiques qui la gouvernent sont rappelés. Ensuite, les différents procédés électrolytiques actuels sont passés en revue. La méthode est brièvement comparée aux procédés concurrents. L’article évoque également les différentes techniques de stockage de l’hydrogène ainsi que l’analyse du cycle de vie des chaînes de production, en tenant compte de l’économie des ressources. Enfin, deux applications stationnaires sont brièvement discutées.

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

Lire l’article

Auteur(s)

  • André Rahier : Docteur en Électrochimie appliquée - Ingénieur chimiste - Chercheur indépendant, Wonck, Belgique

INTRODUCTION

Sauf exception anecdotique le gaz dihydrogène communément appelé hydrogène n’existe pas à l’état naturel. Il est donc nécessaire de le préparer de différentes façons. Parmi ces méthodes la préparation électrolytique constitue une voie particulière de conversion de l’électricité. L’hydrogène ainsi produit nécessite un stockage temporaire dont la technologie dépend de l’usage ultérieur.

L’hydrogène est un vecteur énergétique mais pas un combustible naturel dans la mesure où sa production nécessite la mise en œuvre d’énergie dont l’origine est à prendre en compte. Si la combustion de l’hydrogène ne libère pas d’espèce polluante, il convient encore de produire l’énergie nécessaire de manière propre. Les réactions électrochimiques impliquent aussi la conversion d’une énergie électrique en énergie chimique (cas de l’électrolyse) ou l’inverse (cas des piles et batteries en cours de décharge). Ces conversions peuvent théoriquement atteindre des rendements de 100 %. En pratique, ces rendements sont bien entendu limités par suite de l’existence de pertes diverses impliquant la formation de chaleur, mais la situation est nettement plus favorable que dans le cas où l’énergie à convertir est constituée uniquement par de la chaleur. En effet, dans ce dernier cas, le second principe de la thermodynamique impose un rendement maximum qui dépend de la différence entre une température élevée et une température basse (principe de Carnot). Dans ces conditions, il n’est théoriquement pas possible d’obtenir un rendement de 100 % car cela impliquerait une température infinie. Les conversions électrochimiques sont donc prometteuses parce qu’elles offrent la perspective d’améliorer les rendements en mettant en œuvre de nouvelles avancées technologiques.

Si l’on considère une chaîne complète comprenant plusieurs conversions de l’énergie sous différentes formes, l’économie des ressources impose naturellement de rendre maximum le produit des rendements des différentes conversions successives. Ainsi, dans le cas du transport, on pourrait imaginer la production d’électricité dans une centrale thermique (et mieux encore, photovoltaïque ou éolienne), suivie par le stockage de l’énergie électrique sous forme chimique (hydrogène obtenu par électrolyse de l’eau), puis par la conversion de l’énergie chimique en énergie d’abord électrique (piles à combustible), puis mécanique (moteur électrique). Une telle chaîne permet d’économiser au mieux les ressources en rendant maximum les rendements de conversion. Par contre, si dans cette même chaîne, on remplace les deux dernières étapes par un moteur à combustion interne alimenté par l’hydrogène, on se heurte à nouveau à la limitation de Carnot, dérogeant ainsi au principe d’économie des ressources. Notons que la chaîne peut s’arrêter à la restitution de l’énergie dans le cas des applications stationnaires visant à alimenter les habitations en électricité et chaleur de manière quasiment autonome. Outre ces considérations, les conversions électrochimiques présentent aussi l’avantage supplémentaire de limiter très souvent les rejets d’agents polluants dans l’environnement.

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.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-k850


Cet article fait partie de l’offre

Hydrogène

(48 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

Version en anglais English

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% 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.

TEST DE VALIDATION ET CERTIFICATION CerT.I. :

Cet article vous permet de préparer une certification CerT.I.

Le test de validation des connaissances pour obtenir cette certification de Techniques de l’Ingénieur est disponible dans le module CerT.I.

Obtenez CerT.I., la certification
de Techniques de l’Ingénieur !
Acheter le module

Cet article fait partie de l’offre

Hydrogène

(48 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

Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - WENDT (H.), KREYSA (G.) -   Génie électrochimique, Principes et procédés.  -  Dunod (2001) ; Traduction en français par Jean-François FAUVARQUE, Eric AGEL et Patrice SIMON.

  • (2) - LEROY (R.), BOWEN (Ch.), LEROY (D.) -   The thermodynamics of aqueous water electrolysis.  -  J. Electrochem. Soc., 127, 9, 195-1962 (1980).

  • (3) - ANTROPOV (L.I.) -   Électrochimie théorique.  -  Mir ; Traduction en français par A. ANISSIMOV (1979).

  • (4) - GIRAULT (H.) -   Électrochimie physique et analytique.  -  Presses Polytechniques et Universitaires Romandes (2001).

  • (5) - BARD (A.), FAULKNER (L.) -   Electrochemical methods. Fundamentals and Applications.  -  Wiley & Sons (1980).

  • (6) - VOGT (H.) -   The...

1 Sites Internet

Mobilité des Français d’après Planétoscope : https://www.planetoscope.com/automobile/114-nombre-de-kilometres-parcourus-les-francais.html

Principales sources d’émission de CO2 d’après Huffingtonpost : https://www.huffingtonpost.fr/2015/11/28/gaz-effet-serre-sources-co2-industrie-electricite-chauffage-transport_n_8591192.html

HAUT DE PAGE

2 Normes et standards

ISO 14040 (2006), Management environnemental – Analyse du cycle de vie – Principes et cadre (https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:14040:ed-2:v1:fr)

HAUT DE PAGE

3 Annuaire

Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)

IHT, Industrie Haute Technologie (Suisse) http://www.iht.ch/technologie/electrolyse/industry/electrolyse-sous-haute-pression-systemelurgi.html

ELT – Elektrolyse Technik GmbH (Allemagne) http://www.elektrolyse.de

Hydrogenics (Canada)...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% 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

Hydrogène

(48 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

Sommaire

QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE

1/ Quiz d'entraînement

Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.

2/ Test de validation

Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.

Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.


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

Hydrogène

(48 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