L'hydrogène peut servir de carburant pour moteurs. Chrysler-BMW possède une flotte de voitures (moteurs thermiques) roulant à l'hydrogène H2, sans pile à combustible, avec réservoir cryogénique. De nouveaux procédés sont en train d'aboutir et pourraient permettre d'abandonner progressivement le pétrole ou le gaz naturel comme carburant et offrir ainsi une solution à la crise énergétique, les réserves de combustibles fossiles s'épuisant continuellement tandis que la demande énergétique ne cesse d'augmenter. Les piles à combustible ne sont pas une technologie rentable actuellement car elles sont dotées de mousse de platine, très onéreuses.

Histoire

L'hydrogène fut reconnu comme une substance distincte en 1776 par Henry Cavendish. Antoine Lavoisier lui donna son nom hydrogène qui vient du grec hudôr, « eau » et gennen, « générer ».

La Catastrophe du Hindenburg a marqué le glas de son utilisation en aéronautique.

Occurrence

L'hydrogène est l'élément le plus abondant de l'univers : 75% en masse et 90% en nombre d'atomes. Cet élément se trouve en grande quantité dans les étoiles et les planètes gazeuses. Relativement à son abondance dans l'univers, l'hydrogène est très rare dans l'atmosphère terrestre : environ 1 ppm en volume.

Sur Terre, la source la plus commune d'hydrogène est l'eau dont les molécules sont composées de deux atomes d'hydrogène et d'un atome d'oxygène ; mais la plupart des matières organiques, comme celle qui constitue les êtres vivants, mais aussi le pétrole et le gaz naturel, sont des sources d'hydrogène. Le méthane (CH4), qui est un produit de la décomposition des matières organiques, est une source d'hydrogène de plus en plus importante.

L'hydrogène peut être produit de plusieurs façons : l'action de la vapeur sur du carbone à haute température, le craquage des hydrocarbures par la chaleur, l'action de la soude ou de la potasse sur l'aluminium, l'électrolyse de l'eau ou par de son déplacement depuis les acides par certains métaux. Certains microorganismes (microalgues, cyanobactéries et bactéries) sont également capables de produire de l'hydrogène, à partir d'énergie solaire ou de biomasse.

L'hydrogène brut disponible dans le commerce est généralement fabriqué par décomposition du gaz naturel.

Production par vaporeformage

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.

Production par 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 en gaz comprimé

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.

Stockage sous forme liquide

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.

Stockage en 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.

Sources : Hydrogène et Dihydrogène de Wikipedia.