Pour séparer l'H2 de l'O, on a recours à ce qu'on appelle l'électrolyse de l'eau. C'est LA technique pour produire de l'hydrogène, qui consiste à « casser » des molécules d'eau à l'aide d'un courant électrique (via un électrolyseur), afin d'en extraire le dihydrogène H2.
Mais l'hydrogène n'est pas une solution miracle du point de vue écologique. Il génère des pollutions, et son faible rendement le rend peu avantageux pour les usages où l'électricité peut déjà remplacer les énergies fossiles.
Ainsi, pour produire un kg d'hydrogène, il faut 58.7 kWh d'électricité, mais l'énergie électrique qui en résulte n'est que de 13.4 kWh comme le montre le graphique ci-dessous.
Il n'y a aucune émission de polluants sur le site en question. Son usage peut donc être qualifié de propre. À ceci près qu'en général, l'hydrogène étant un gaz très peu dense, il doit être comprimé ou liquéfié, ce qui nécessite le recours à une quantité importante d'énergie qui, elle, peut ne pas être aussi propre.
Autrement dit, du puits à la roue, la voiture à l'hydrogène nécessite quatre fois plus d'énergie qu'elle n'est capable d'en produire. Si les ventes de voitures électriques ne cessent de progresser, celles des véhicules hydrogène sont encore au point mort.
1 - Un problème de compétitivité
Car l'hydrogène est très cher à produire. L'électrolyse est deux à trois fois plus coûteuse que le vaporeformage, lui-même plus onéreux que les carburants fossiles. Ce gaz occupe aussi un grand volume et est inflammable, ce qui complique son transport et son stockage.
Quel est le prix du litre d'hydrogène ? Le prix du kilo de l'hydrogène va de 10 à 15 euros. De manière générale, le prix de la consommation en carburant est comparable à celui des voitures essence et diesel.
Quelles consommation pour une auto à hydrogène ? Les véhicules à hydrogène ont une consommation en carburant d'environ 2,8 kg par 100 km, ce qui représente environ 1,5 litre d'essence par 100 km. La consommation d'hydrogène d'un véhicule est donc similaire à celle d'un très bon véhicule diesel.
Les véhicules électriques à pile à combustible à hydrogène de dernière génération peuvent parcourir de plus grandes distances que de nombreux autres véhicules électrifiés. Par exemple, la Toyota Mirai peut vous accompagner sur 650 km avec un seul réservoir d'hydrogène. Et sans émissions.
Le problème, c'est que ce moyen de production est très gourmand en énergie, avec de nombreuses étapes pour que son énergie puisse faire avancer un véhicule en bout de chaîne. L'efficacité énergétique d'une voiture électrique est d'environ 60 à 80 % contre 10 à 30 % pour son homologue à hydrogène.
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.
L'hydrogène se trouve en très grande quantité sur Terre combiné à d'autres éléments comme dans l'eau ou les hydrocarbures mais il est peu présent dans notre atmosphère qui en contient seulement 0,00005%.
Production d'hydrogène gris
Une méthode de production courante consiste à chauffer les hydrocarbures du pétrole ou du gaz avec de la vapeur. Cela nécessite ainsi des énergies fossiles, et libère du monoxyde de carbone, ainsi qu'une petite quantité de dioxyde de carbone.
Il est également possible de produire de l'hydrogène vert à partir de biomasse, par un procédé de gazéification. Le procédé consiste à chauffer à très haute température de la biomasse pour en extraire un gaz de synthèse, puis ultimement 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.
L'hydrogène est un gaz asphyxiant qui n'a pas d'activité pharmacologique, mais qui, lorsque sa concentration dans l'air est importante, entraîne une diminution de la concentration en oxygène dans l'air. L'inhalation d'air appauvri en oxygène provoque une hypoxémie, qui peut être mortelle.
Le réservoir au cœur du système
L'hydrogène peut altérer certains matériaux. Ces derniers doivent en outre pouvoir résister aux pressions importantes (700 bars) qui permettent de stocker le gaz, mais aussi aux chocs en cas d'accident du véhicule.
le reformage du gaz naturel à la vapeur d'eau est la technique la plus répandue. Il s'agit de faire réagir du méthane avec de l'eau pour obtenir un mélange contenant de l'hydrogène et du CO2. Le CO2 émis par ce procédé pourrait éventuellement être capté et stocké pour produire un hydrogène décarboné.
En France, on ne retrouve que quelques centaines de véhicules roulant à l'hydrogène (0,3% du parc), de par la rareté des modèles pouvant l'utiliser et le faible nombre de stations de recharge, environ une cinquantaine. Autre frein, sa production est polluante.
Les types de moteur hydrogène
Il y a trois types de moteurs à hydrogène : le moteur à réaction, le moteur à combustion interne et le moteur à hydrogène avec pile à combustible.
Les atomes d'hydrogène sont juste des protons. Les protons sont les seules particules composites stables pouvant être formées à partir de quarks. Ainsi, dès que l'Univers primordial est suffisamment froid pour que les quarks soient dans un état lié, vous obtenez beaucoup de protons, c'est-à-dire beaucoup d'hydrogène.
L'inconvénient des piles à hydrogène est le coût assez élevé des matériaux utilisés pour produire les catalyseurs. En outre, le rendement de ce type de système est inférieur à celui du stockage de l'énergie dans des batteries. Le processus de production de l'hydrogène nécessite également un certain apport d'énergie.
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.