Methodes de production de dihydrogène (tpe)

Pages: 6 (1273 mots) Publié le: 13 janvier 2013
Méthodes de production d'hydrogène

L’hydrogène est un vecteur énergétique, il doit donc etre d’abord produit avant d’etre stocké et utilisé comme carburant ou pour produire de l’électricité.

La production d’hydrogène doit répondre à trois critères :

- La competitivité : le coût de production ne doit pas etre trop élevé
- Le rendement énergétique : la méthode de production ne doit pasnécessiter trop d’énergie
- La propreté : le processus doit etre non polluant de facon a nepas annuler l’un des principaux avantages de l’hydrogène

La production actuelle d’hydrogène repose à 95% sur des méthodes de reformage à partir de combustibles fossiles donc peu écologiques et polluantes .
Dans le cadre de notre sujet nous allons donc présenter les méthodes de production d’avenir nereposant pas sur ces combustibles fossiles .

1. Electrolyse (électricité)
2. Bioproduction de dihydrogène par des microorganismes photosynthétiques (eau/soleil)






I Electrolyse

1/Présentation

L'electrolyse est un procédé de production consistant a séparer, a l'aide d'un courant électrique, une molécule d'eau en dihydrogène et dioxygène c’est donc une réaction totalement propre.Son équation est, dans sa forme globale :
2H2O(l) → 2H2 (g) + O2 (g)


Elle a été réalisee pour la première fois le 2 mai 1800 par deux chimistes britanniques, William Nicholson et Sir Anthony Carlisle peu après la création de la premiere pile électrique d'Alessandro Volta.
Une cellule d'electrolyse est composée d'un électrolyte assurant le transfert d'ions entre les deux électrodes (anode etcathode) reliées a un génerateur.
L'électrolyte peut etre :
 Une solution acide ou basique
 Une solution ionique alcaline

Lors de l’électrolyse de l’eau, des électrons sont libérés par oxydation de l’eau à l’anode, à raison de 2 par molécule électrolysée. Ces électrons sont ensuite « consommés » à la cathode par réduction des ions H+, à raison de deux par molécule de dihydrogène produite.Au total, deux électrons libérés entrainent la production d’une molécule de H2.
 A l'anode :
2H2O(l) + 2e- → H2 (g) + 2HO- (aq)
 A la cathode :
2H2O(l) → O2 (g) + 4H+(aq) + 4e-


Il faut cependant utiliser une eau la plus pure possible car les impuretés s’accumulent dans l’électrolyseur, perturbant les réactions :
-formation de boues
-action des chlorures sur les électrodes2/Différentes échelles de production

Le procédé électrolytique n’est utilisé industriellement de nos jours seulement si l’électricité utilisée est bon marché et/ou si l’hydrogène produit se doit d’être d’une puretée très élevée tel que celui utilisé dans les ergols dans le domaine de l’aéronautique (fusées Ariane par exemple). Les électrolyseurs industriels peuvent atteindre une puissanceunitaire de plusieurs MW.





Cependant actuellement la production d’hydrogène par électrolyse tend à se développer à une échelle domestique avec des électrolyseurs de petite capacité allant de 1 à 100 kW. Ces systèmes tels que la « Green Box » visent des utilisateurs de véhicules, chauffages et autres structures fonctionnant à l’hydrogène.



Ce système domestique nous laisseimaginer un cycle écologique de production :




+conclusion sur le rendement

3/Rendement et conclusion

Actuellement l’électrolyse est critiquée du fait du prix de l’hydrogène produit (8$/kg) et son rendement énergetique (68%).

L’enthalpie de la réaction chimique impliquée dans l’électrolyse de l’eau, c’est à dire la quantité d’énergie fournie, à pression contante, pour produireune quantitée donnée d’une espèce chimique est de 285 kJ.mol-1 soit 0,08 kWh.mol-1, ce qui est plutôt élevé .Dans le cas de l’électrolyse l’énergie fournie est électrique : c’est donc son prix qui conditionne majoritairement celui de l’hydrogène produit.
Le rendement de l’électrolyse c’est à dire le rapport entre l’énergie électrique fournie et l’énergie chimique utile (dihydogène) est...
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