Hydrogène et piles à combustible
La NASA utilise le carburant hydrogène pour lancer les navettes spatiales. Crédit : NASA
L’hydrogène est l’élément le plus simple. Un atome d’hydrogène est constitué d’un seul proton et d’un seul électron. C’est aussi l’élément le plus abondant dans l’univers. Malgré sa simplicité et son abondance, l’hydrogène ne se produit pas naturellement sous forme de gaz sur la Terre – il est toujours combiné à d’autres éléments. L’eau, par exemple, est une combinaison d’hydrogène et d’oxygène (H2O).
L’hydrogène est également présent dans de nombreux composés organiques, notamment les hydrocarbures qui constituent nombre de nos carburants, comme l’essence, le gaz naturel, le méthanol et le propane. L’hydrogène peut être séparé des hydrocarbures par l’application de chaleur – un processus connu sous le nom de reformage. Actuellement, la plupart de l’hydrogène est produit de cette manière à partir du gaz naturel. Un courant électrique peut également être utilisé pour séparer l’eau en ses composants, l’oxygène et l’hydrogène. Ce processus est connu sous le nom d’électrolyse. Certaines algues et bactéries, utilisant la lumière du soleil comme source d’énergie, dégagent même de l’hydrogène dans certaines conditions.
L’hydrogène est très énergétique, mais un moteur qui brûle de l’hydrogène pur ne produit presque aucune pollution. La NASA utilise l’hydrogène liquide depuis les années 1970 pour propulser la navette spatiale et d’autres fusées en orbite. Les piles à combustible à hydrogène alimentent les systèmes électriques de la navette, produisant un sous-produit propre – de l’eau pure, que l’équipage boit.
Piles à combustible à hydrogène
Une pile à combustible combine l’hydrogène et l’oxygène pour produire de l’électricité, de la chaleur et de l’eau. Les piles à combustible sont souvent comparées aux batteries. Toutes deux convertissent l’énergie produite par une réaction chimique en énergie électrique utilisable. Cependant, la pile à combustible produira de l’électricité tant que le combustible (hydrogène) sera fourni, sans jamais perdre sa charge.
Les piles à combustible sont une technologie prometteuse pour une utilisation comme source de chaleur et d’électricité pour les bâtiments, et comme source d’énergie électrique pour les moteurs électriques propulsant les véhicules. Les piles à combustible fonctionnent mieux avec de l’hydrogène pur. Mais des carburants comme le gaz naturel, le méthanol ou même l’essence peuvent être reformés pour produire l’hydrogène nécessaire aux piles à combustible. Certaines piles à combustible peuvent même être alimentées directement avec du méthanol, sans utiliser de reformeur.
À l’avenir, l’hydrogène pourrait également rejoindre l’électricité comme vecteur énergétique important. Un vecteur énergétique déplace et fournit de l’énergie sous une forme utilisable aux consommateurs. Les sources d’énergie renouvelables, comme le soleil et le vent, ne peuvent pas produire de l’énergie en permanence. Mais elles peuvent, par exemple, produire de l’énergie électrique et de l’hydrogène, qui peut être stocké jusqu’à ce qu’il soit nécessaire. L’hydrogène peut également être transporté (comme l’électricité) vers les endroits où il est nécessaire.