L'hydrogène (H) est un gaz très léger dont la formule chimique est H2. Très inflammable, il est inodore, incolore, non toxique et non corrosif.
Où se trouve l'hydrogène ? Les ressources principales permettant de produire le dihydrogène H2 (que l'on appelle hydrogène par abus de langage) sont l'eau et les hydrocarbures (le charbon, le pétrole ou le gaz).
Il existe trois méthodes pour fabriquer de l'hydrogène : l'électrolyse de l'eau, le reformage du gaz (ou vaporeformage) et la pyrolyse de méthane.
Pour réduire la pollution de ce secteur, une solution miracle est avancée : l'hydrogène. Parfois présenté comme l'or noir du XXIème siècle, ce gaz permet, transformé en carburant grâce à la pile à combustible, de faire rouler les véhicules et voler les avions en ne rejetant que de l'eau.
Comment fonctionne concrètement le véhicule à pile à combustible à hydrogène ? Leur énergie électrique est fournie par une pile à combustible. L'hydrogène est stocké sous pression dans les réservoirs dédiés du véhicule. Ce gaz (H2), ainsi que le dioxygène (O2) de l'air ambiant, alimente la pile à combustible.
L'un des inconvénients de la voiture hydrogène vient de la production de l'hydrogène. Quelle que soit la méthode utilisée, d'importantes quantités d'énergie sont nécessaires pour produire ce gaz.
Le prix d'un plein d'hydrogène +
Quant au plein d'hydrogène, le kilo est actuellement facturé entre 10 € et 15 €. Les véhicules à hydrogène actuels en embarquent 6 kg environ.
La raison pour laquelle l'hydrogène est inefficace est due au processus de transfert d'énergie nécessaire pour alimenter une voiture. C'est ce qu'on appelle parfois la transition du vecteur énergétique.
Sur une voiture à hydrogène, l'autonomie n'est pas un réel problème. Si l'offre reste encore limitée, les modèles aujourd'hui commercialisés peuvent parcourir plus de 500 à 600 km avec un plein.
Vers 2024, la production de ce gaz permettra de générer près de 6 gigawatts d'énergie et environ 40 gigawatts en 2030. Ce plan européen évoquant entre 180 et 470 milliards d'euros d'investissements jusqu'en 2050 devrait donc participer à une rapide expansion des voitures à hydrogène dans les années à venir.
L'Agence internationale de l'énergie (AIE) a assuré dans un rapport qui date déjà de 2019 que l'hydrogène est une énergie d'avenir. En effet, grâce à son faible rejet de CO2 cette énergie paraît être une alternative crédible. Effectivement associée à une pile à combustible, cette énergie ne rejette pas de CO2.
Carburant propre : une pile à combustible alimentée par l'hydrogène produit de l'électricité et le processus chimique rejette de l'eau. C'est ainsi que l'hydrogène apporte l'énergie nécessaire aux véhicules équipés d'une pile à combustible et permet une mobilité sans émission de polluants.
Cette rareté fait que la totalité de l'hydrogène utilisé est produite industriellement selon divers procédés. Aujourd'hui, plus de 95 % de l'hydrogène produit dans le monde est issu du méthane, du pétrole ou du charbon 4, par des procédés très polluants 5, notamment en matière d'émissions de gaz à effet de serre.
L'hydrogène peut aussi être fabriqué à partir de l'électricité, par l'électrolyse de l'eau. Elle consiste, à l'aide d'un courant électrique, à décomposer l'eau (H2O), en dioxygène (O2), d'un côté, et en dihydrogène (H2) de l'autre.
Avec des procédés d'électrolyse industrielle, il faut aujourd'hui 1 l d'eau et 5 kWh d'électricité pour fabriquer 1 000 l d'hydrogène sous forme de gaz à la pression atmosphérique. Il faut ensuite comprimer ce gaz à 700 bars pour une utilisation automobile.
Par décomposition de l'eau
Séparer les composants de la molécule d'eau permet de produire de l'hydrogène. La molécule d'eau (H2O), est composée de deux atomes d'hydrogène (H) et d'un atome d'oxygène (O). Pour produire l'hydrogène, il est nécessaire de casser les liaisons de cette molécule.
Quand l'hydrogène est produit à partir d'hydrocarbures, cela pose plusieurs problèmes écologiques. D'abord, il faut extraire ces hydrocarbures, ces énergies fossiles, ce qui génère des dégradations environnementales et des émissions de CO2.
Il existe plusieurs valeurs françaises cotées en bourse qui se partagent le marché de l'hydrogène avec notamment : Air Liquide : qui est considéré comme le leader mondial puisqu'il détient 48 % du marché McPhy Energy : la start-up française qui a révolutionné le stockage de l'hydrogène.
Le GPL, ou Gaz de Pétrole Liquéfié, est apparu comme le carburant du futur : moins polluant que l'essence et le diesel, bénéficiant d'avantages fiscaux le rendant moins coûteux à la pompe, et enfin préservant mieux l'usure des moteurs.
Des ventes confidentielles, Hyundai et Toyota en pionniers
Et si la Corée du Sud absorbe plus d'une vente sur deux, c'est que parmi les pionniers de l'hydrogène se trouve la marque nationale, Hyundai.
Quelques constructeurs (Toyota donc, mais aussi Honda, Hyundai, Mercedes) commercialisent des automobiles à hydrogène. Ces véhicules combinent l'avantage d'une voiture électrique à batterie (zéro émission à l'usage) sans les inconvénients (la recharge d'hydrogène se fait en trois minutes).
L'hydrogène est un gaz qui est difficile à stocker car il est tellement petit et léger qu'il se faufile partout et il nécessite d'importants moyens techniques pour le stocker à température basse et à très haute pression.
En France, la production d'hydrogène industriel représente plus de 900 000 tonnes par an. Les trois marchés les plus importants sont la désulfurisation de carburants pétroliers (60%), la synthèse d'ammoniac principalement pour les engrais (25%) et la chimie (10%).