Cienciaes.com : L’hydrogène, vecteur énergétique. Nous avons parlé avec Antonio F. Antiñolo

Le carburant des étoiles.

L’hydrogène est l’élément chimique qui est à l’origine de toutes choses. Lorsque l’univers qui nous entoure a commencé son existence, une fraction de seconde seulement après le Big Bang, les premiers noyaux d’hydrogène (protons) ont commencé à le peupler. Un seul proton et un électron autour de lui constituent le modèle d’atome le plus simple que nous puissions imaginer, c’est l’hydrogène. Cependant, sa simplicité n’est qu’apparente car sans elle les étoiles n’existeraient pas et comme elles n’existent pas, étant donné qu’elles sont les usines des autres éléments chimiques, il n’y aurait pas non plus de carbone, d’oxygène, d’azote et le reste des atomes. que, convenablement disposés, ils nous donnent la vie.

En tant que source d’énergie, l’hydrogène est un véritable joyau que les experts en énergie de fusion nucléaire s’efforcent de maîtriser. Dans les conditions diaboliques de pression et de température qui existent à l’intérieur des étoiles, les noyaux d’hydrogène s’unissent dans un processus appelé « fusion nucléaire » et forment un noyau plus gros, celui d’un atome d’hélium. L’hélium est un élément plus lourd qu’un noyau d’hydrogène mais sa masse est inférieure à la somme des noyaux d’hydrogène initiaux, une différence de masse qui devient l’énergie qui alimente le cœur des étoiles.

Vecteur d’énergie.

Les conditions qui règnent à l’intérieur des étoiles n’existent pas sur Terre, sauf dans les rares endroits où l’on tente de construire un réacteur à fusion nucléaire. Sur notre planète, les conditions de pression et de température sont beaucoup plus douces, idéales pour le domaine de la chimie, un domaine dans lequel les atomes se combinent sans perdre leur identité. Dans ces conditions, l’hydrogène n’existe même pas à l’état pur. L’hydrogène gazeux est constitué de molécules de deux atomes chimiquement liés entre eux, une formation qui disparaît rapidement lorsqu’elle est chimiquement combinée avec d’autres éléments, notamment l’oxygène. L’hydrogène gazeux est si léger que, s’il n’était pas combiné avec d’autres éléments, la gravité terrestre serait incapable de le capturer et il se perdrait dans l’espace interplanétaire. Cependant, grâce à la facilité de s’unir aux autres, l’hydrogène existe en abondance sur Terre, faisant partie des molécules d’eau, d’hydrocarbures, d’ammoniac et d’innombrables composés chimiques, dont la plupart de ceux qui composent le corps de tous les êtres vivants.

Lorsque l’hydrogène se combine à l’oxygène, il brûle et libère de l’énergie. À la suite de la réaction, on obtient de l’eau, un gaspillage très rassurant pour nous tous préoccupés par l’augmentation des polluants à effet de serre. Au contraire, si nous voulons obtenir de l’hydrogène à partir de l’eau, nous devons lui fournir de l’énergie pour briser la molécule et la séparer de l’oxygène. C’est si simple. Ainsi, sur la base de ce principe de base, il n’est pas possible d’obtenir de l’énergie chimique à partir de l’eau et donc le moteur à eau est un rêve impossible.

Or, ce jeu d’échange d’énergie entre la molécule qui se brise et celle qui se forme peut être très utile dans une société où la disponibilité de l’énergie est une question de survie. Peut-être que nous ne pouvons pas obtenir d’énergie directement à partir de l’eau, mais nous pouvons utiliser son cycle de création-destruction de molécules et utiliser l’hydrogène comme « vecteur énergétique ». Le principe est facile à comprendre : si nous disposons d’une source qui nous fournit de l’énergie que nous n’avons pas besoin de consommer immédiatement, celle produite par une éolienne ou une centrale photovoltaïque en sont de bons exemples car elles dépendent de la présence du vent ou du soleil et leur production plusieurs fois. Ils ne coïncident pas avec les pics de demande de consommation, dans ce cas nous pouvons utiliser l’énergie excédentaire pour décomposer l’eau et obtenir de l’hydrogène, un carburant qui peut être stocké pour une utilisation ultérieure. De cette façon, l’énergie excédentaire est économisée pour l’avenir.

L’hydrogène n’est pas seulement obtenu à partir de l’eau, il est également obtenu à partir d’hydrocarbures ; en fait, la plus grande production au monde repose sur ces composés. Une molécule de méthane, pour donner l’exemple le plus simple d’un hydrocarbure, contient un atome de carbone lié à quatre atomes d’hydrogène, une molécule d’éthane a 2 carbones et 6 hydrogènes et on pourrait ainsi lister un bon nombre de composés qui, comme ceux qu’ils forment Gaz naturel, pétrole ou charbon, ils sont issus de la transformation de matières organiques. La teneur élevée en hydrogène fait du gaz naturel et d’autres composés organiques une source importante de cet élément, même si dans ce cas, le processus n’est pas aussi propre qu’on le souhaiterait.

Les défis posés par l’utilisation de l’hydrogène ont été le sujet développé au cours du cours d’été du UCLM qui s’intitulait : « Hydrogène : production, transport et applications », dirigé par notre invité d’aujourd’hui : Antonio F. Antiñolo García, professeur de chimie inorganique à la Faculté des sciences et technologies chimiques de l’Université de Castilla La Mancha.

Au cours du cours, des experts de différents domaines liés à la recherche sur l’hydrogène et à l’industrie de l’hydrogène se sont efforcés de promouvoir la connaissance des technologies liées à l’hydrogène et de faire connaître leur application dans le domaine industriel et commercial. L’obtention d’hydrogène à partir d’hydrocarbures, la production électrolytique d’hydrogène et l’utilisation de l’énergie solaire et éolienne, le stockage de l’hydrogène et son utilisation dans des micro-réseaux électriques sont quelques-uns des sujets abordés au cours du cours.

Nous vous invitons à écouter Antonio F. Antiñolo García.