A quoi sert l’hydrogène ?

L’hydrogène a plusieurs utilités. Pour ses propriétés chimiques, on le retrouve par exemple dans la fabrication de certains produits comme l’ammoniac, on l’utilise dans le raffinage du pétrole, dans certains traitements de surface des métaux ou encore dans la fabrication du verre.

Pour ses propriétés physiques, l’hydrogène est également utilisé comme carburant. Il s’agit d’une source d’énergie que l’on retrouve notamment dans deux procédés distincts :

  • La pile à combustible : elle permet de convertir une énergie « chimique » de combustion pour le transformer en énergie électrique. Généralement, les piles à combustibles utilisent de l’hydrogène ou un combustible hydrogéné et on finit par les appeler « piles à hydrogène ».
  • Le moteur à combustion interne : il s’agit d’un moteur qui permet d’obtenir un travail mécanique grâce à un gaz en surpression obtenu par combustion. Et comme son nom l’indique, la combustion d’un moteur à combustion interne se fait en interne ! Ce qui permet de réduire une grande partie des rejets de gaz dans l’atmosphère.

Comment est produit l’hydrogène ?

Comme nous l’avons expliqué plus haut, l’hydrogène est un gaz peu dense. De ce fait, pour être utilisé il doit être comprimé ou liquéfié. Cela nécessite donc une grande quantité d’énergie pour en créer. A ce jour, on distingue deux manières de produire de l’hydrogène :

Production d’hydrogène, quelles méthodes ?

Actuellement, l’hydrogène est principalement produit à partir de ressources fossiles. On parle notamment de gazéification de charbon de bois et de reformage.

Production d’hydrogène grâce au reformage : Le reformage du gaz naturel est un procédé très utilisé pour la production de l’hydrogène. Il s’agit de vapeur d’eau surchauffée (souvent chauffées grâce aux énergies fossiles) qui va permettre aux atomes de méthane de se séparer et de se réorganiser pour créer le de dihydrogène (H2) et du dioxyde de carbone.

Gazéification au charbon de bois pour obtenir de l’hydrogène : Dans cette méthode de production d’hydrogène, le charbon de bois est brûlé dans un réacteur à très haute température. Les gaz qui seront libérés donneront du dihydrogène (H2) et du monoxyde de carbone. C’est ce qu’on appelle la gazéification.

L’électrolyse : il s’agit d’une méthode qui va permettre de séparer les atomes de l’eau afin de récupérer d’un côté du dihydrogène (H2) et de l’autre de l’oxygène. Ce procédé fonctionne grâce à un courant électrique envoyé dans l’eau. L’électrolyse est donc une méthode qui nécessite l’utilisation de l’électricité comme source d’énergie pour extraire l’hydrogène. L’électrolyse peut être un moyen totalement « vert » de produire de l’hydrogène à partir du moment où l’électricité utilisée ne vient pas des énergies fossiles.

Quelles sont les normes et contraintes liées à la production d’hydrogène ?

Produire de l’hydrogène nécessite certains aménagements afin de garantir la sécurité des usines, de protéger l’environnement et de protéger les personnes qui travaillent dans ces environnements industriels.

Zonage ATEX : Le zonage ATEX est l’identification des zones où pourraient se former des atmosphères explosives. Il s’agit d’une mesure prise par l’employeur pour sécuriser au maximum l’environnement de travail. Le zonage ATEX permet donc de créer un environnement sécurisant et mettre en place des mesures organisationnelles pour les machines, les appareils électriques ou non-électriques afin d’éviter qu’ils deviennent une source d’inflammation potentielle.

Normes sur la tuyauterie industrielle pour la conduite d’hydrogène : La conduite d’hydrogène nécessite des réglementations particulières pour la tuyauterie. La norme M 58-003 met en place toute une réglementation autour des équipements de distribution d’hydrogène gazeux.

La norme M58-003 explique les applications où l’hydrogène est transporté, tant dans un environnement industriel que dans des lieux publics. Cette norme permet donc de mettre en place des procédures pour savoir :

  • Installer les équipements de production d’hydrogène
  • Comment installer les équipements fonctionnants à l’hydrogène
  • Quels équipements spéciaux pour les machines distribuant de l’hydrogène
  • Comment concevoir des récipients de stockage d’hydrogène, ainsi que les tuyauteries et les accessoires qui y sont liés

Classement ICPE recommandations INERIS : Ces classements et norment permettent d’encadrer l’utilisation et la production d’hydrogène pour l’environnement suite au « Décret n° 2014-285 du 3 mars 2014 modifiant la nomenclature des installations classées pour la protection de l’environnement ».

Quels sont les risques liés à la production d’hydrogène ?

L’hydrogène, gaz inflammable, comporte certains risques qu’il faut prendre en compte lors de sa production. Voici une liste des éléments à surveiller concernant les risques liés à l’hydrogène.

  • Inflammation : l’hydrogène est un combustible qui peut s’enflammer au contact d’un comburant (oxygène pur, air enrichi, air naturel, …) afin d’éviter l’inflammation, il faut un dosage de comburant/combustible maîtrisé. La LIE (limite inférieure d’explosivité) est un mélange qui ne contient pas suffisamment de combustible pour s’enflammer. La LSE (limite supérieure d’explosivité) est un mélange ne contenant pas assez de comburant pour s’enflammer. Entre les deux, cela comporte donc des risques.
  • Feu torche : un feu de torche est un phénomène généralement produit par l’inflammation d’un jet de combustible gazeux (type hydrogène). Une flamme va alors se former et durer le temps de la fuite.
  • Explosion : l’explosion est évidemment un gros risque du la production d’hydrogène. Il en existe deux sortes : physique et thermique. L’explosion physique est généralement produite lors d’une surpression du gaz dans un contenant ou un réservoir. L’explosion thermique, est quant à elle, issue d’une inflammation du combustible mélangé à un comburant en proportions favorisant une surpression.