Sauf quelques exceptions d’importance secondaire qui ne seront pas traitées ici, les applications stationnaires actuelles n’exploitent généralement pas le pouvoir calorifique inférieur de l’hydrogène. En effet, l’hydrogène est plutôt utilisé en tant que réactif chimique qui, en se combinant à d’autres espèces, permet d’obtenir des molécules utiles comme l’ammoniac ou le méthanol. Dans la perspective de l’abandon des combustibles fossiles, il est évident que les applications stationnaires actuelles de l’hydrogène devront être maintenues mais en utilisant de l’hydrogène vert.
Une application actuellement en cours de développement diffère toutefois très clairement des autres : il s’agit de la mise au point de la fusion thermonucléaire contrôlée. Dans cette application, ce sont des réactions nucléaires et non chimiques qui permettent de produire de grandes quantités d’énergie.
Sont présentés ici les procédés industriels importants qui utilisent de l’hydrogène. Lorsque la consommation est très importante, les procédés intègrent généralement la production de l’hydrogène nécessaire. C’est pourquoi on passera d’abord en revue les techniques actuelles les plus courantes qui permettent de produire de l’hydrogène ou un gaz de synthèse contenant de l’hydrogène.
En 2015, environ 78 % de la production annuelle mondiale de dihydrogène était issue de la pétrochimie. Le procédé principal est le vaporeformage des hydrocarbures. Ce procédé ne s’applique qu’aux hydrocarbures dont le point d’ébullition est inférieur à 480 K. Le reformage du méthane couvre environ 48 % de la production totale de dihydrogène tandis que le reformage d’hydrocarbures plus lourds contribue à raison de 30 %. Le schéma réactionnel général est donné par l’équation (1) :
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