Les techniques de production du dihydrogène

Résumé du document

Depuis quelques temps, notre inquiétude environnementale a placé l'hydrogène au centre de nos préoccupations. Ce vecteur énergétique est parfois présenté comme un futur acteur majeur du marché de l'énergie mondiale. Le dihydrogène, plus précisément, est une molécule permettant de produire soit de l'électricité, dans une pile à combustible, soit de la chaleur lors d'une combustion, à l'instar des habituels combustibles fossiles.
Mais c'est surtout par la première de ces caractéristiques qu'il se révèle prometteur :
l'unique produit dégagé lors de son utilisation étant l'eau, il contribue à la réduction desémissions de CO2, responsable désigné de l'effet de serre.

L'élément chimique hydrogène H est abondant sur Terre, sous de multiples formes :
dans les hydrocarbures, dans l'eau, et de manière générale dans tous les corps organiques, mais bien rarement sous forme de dihydrogène H2. Le dihydrogène est déjà utilisé dans de multiples industries (pétrochimie, engrais,...), mais son utilisation en tant que vecteur énergétique majeur, c'est-à-dire appliqué aux transports, au résidentiel, ou comme moyen de stocker l'énergie, au regard des questionnements actuels en matière
d'environnement, nécessitera de toute façon une capacité de production mondiale beaucoup plus grande qu'à l'heure actuelle, et une production diversifiée.

Mots clés : techniques production dioxygene, dichlore, diazote, dioxyde de carbone, monoxyde de carbone, techniques fabrication dihydrogene, consommation, prod, films, distribution

Extraits

[...] Extraction du dihydrogène par traitement catalytique Vaporeformage du méthane (SMR) et Water-Gas Shift La réaction de vaporeformage est la suivante : CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) Cette réaction est très endothermique, favorisée à une température allant de 1000K à 1250K (Remarque : c'est environ 200K de moins pour les hydrocarbures possédant un ou plusieurs atomes d'oxygène), la pression restant modérée (entre 15 et 30 atmosphères, soit 1,5 à 3Mpa). Elle s'effectue dans un réacteur métallique, jouant le rôle de catalyseur : très souvent du Nickel. Le gaz obtenu après cette première étape, essentiellement composé de monoxyde de carbone et de dihydrogène (dans un rapport théoriquement proche de de vapeur d'eau et, en moindre quantité, de méthane, est appelé gaz de synthèse (syngas) : c'est un produit intermédiaire courant de l'industrie du gaz, qui peut être obtenu, par ailleurs, par gazéification du charbon. [...]

[...] Suivent les étapes classiques de conversion du monoxyde de carbone. Procédés de purification La dernière étape de l'obtention du gaz dihydrogène pur doit séparer le dihydrogène des autres gaz, essentiellement le CO2, mais également de la vapeur d'eau et des restes d'hydrocarbures. Deux grandes méthodes, assez anciennes donc bien connues, sont généralement employées : l'adsorption par modulation de pression et la méthanation. Adsorption par modulation de pression (Pressure Swing Adsorption, PSA) Cette méthode, créée au début des années 60, utilise les propriétés d'adsorption des gaz, c'est-à-dire leur capacité à se fixer sur des membranes solides. [...]

[...] École Centrale Paris Novembre 2009 Rapport d'étude documentaire TECHNIQUES DE PRODUCTION D'HYDROGENE Projet Enjeu Énergie 08 Membres : Bernard François, Delplace Jérôme, Pichelli Jacopo, Pouillot Hugues, Ribeiro Juliana Entreprise cliente : Air Liquide Référent Scientifique : Marie-Laurence Giorgi SOMMAIRE Introduction Production de dihydrogène à partir d'hydrocarbures fossiles I. Extraction du dihydrogène par traitement catalytique II. Considérations économiques et environnementales Perspectives Électrolyse de l'eau I. Fondements théoriques - description d'une cellule d'électrolyse II. Trois types de production III. Pourquoi l'électrolyse ? Dissociation thermique de l'eau Biohydrogène : production par voie organique I. [...]

[...] En effet, elle consiste à effectuer en parallèle les deux réactions dans un système de réacteurs catalytiques selon les sources, dans le même réacteur), de manière à ce que l'énergie libérée par l'oxydation partielle favorise le vaporeformage. Cela peut varier avec les procédés, comme pour les deux précédentes méthodes, mais des conditions typiques de cette réaction sont une pression de quelques Mpa, et une température de l'ordre de 1200K. Le produit de cette réaction est un gaz de synthèse où la proportion en dihydrogène peut dépasser 50% (en concentration, soit mieux que les deux méthodes séparées). [...]

[...] Ce vecteur énergétique est parfois présenté comme un futur acteur majeur du marché de l'énergie mondiale. Le dihydrogène, plus précisément, est une molécule permettant de produire soit de l'électricité, dans une pile à combustible, soit de la chaleur lors d'une combustion, à l'instar des habituels combustibles fossiles. Mais c'est surtout par la première de ces caractéristiques qu'il se révèle prometteur : l'unique produit dégagé lors de son utilisation étant l'eau, il contribue à la réduction des émissions de CO2, responsable désigné de l'effet de serre. [...]