Pourquoi l’hydrogène existe-t-il en différentes couleurs ?

L’hydrogène est l’élément le plus abondant dans l’univers et le troisième sur Terre, mais presque tout l’hydrogène de la Terre est enfermé dans d'autres complexes. Une fois extrait, il peut constituer une source de carburant précieuse, car il est très réactif et libère de l’énergie utilisable lorsqu’il est combiné avec d’autres éléments. C’est l’idée derrière les piles à combustible alimentées à l’hydrogène.

Les scientifiques ont développé plusieurs façons d’extraire l’hydrogène, faisant des piles à combustible alimentées à l’hydrogène une solution en plein essor. Selon Voiture et chauffeur, ils ont propulsé plus de 15 000 voitures californiennes en 2022, dont la Toyota Mirai, la Hyundai Nexo et la Honda Clarity (qui n'est plus en production).

Énergie.gov déclare sur son site Internet: « Les piles à combustible peuvent être utilisées dans un large éventail d’applications, fournissant de l’énergie pour des applications dans plusieurs secteurs, notamment les transports, bâtiments industriels/commerciaux/résidentiels et stockage d’énergie à long terme pour le réseau dans des systèmes réversibles. Cela signifie qu'une pile à combustible à hydrogène pourrait bien alimenter votre maisons

système électrique à l'avenir.

Toutes les méthodes d’extraction de l’hydrogène ne sont pas égales. Beaucoup dépendent de la décomposition de combustibles riches en hydrocarbures comme le gaz naturel et le charbon, libérant ainsi du carbone dans l’atmosphère. Mais il est également possible d’extraire l’hydrogène de l’eau grâce à des énergies renouvelables. Les « couleurs » de l’hydrogène font référence aux méthodes de production et incluent un arc-en-ciel virtuel.

Qu’est-ce que l’énergie hydrogène ?

Scharfsinn86/Getty Images

Une pile à combustible à hydrogène fournit de l’électricité et fonctionne comme une batterie, mais ce n’est pas un système de stockage et n’a jamais besoin d’être rechargée. Elle continuera à produire de l’électricité tant qu’il y aura un flux constant d’hydrogène pur.

L'hydrogène, constitué d'un électron chargé négativement et d'un proton chargé positivement, est l'élément le plus simple de l'univers.

Lorsque vous fournissez de l’hydrogène gazeux à une pile à combustible, il s’écoule vers un côté de la cellule (l’anode), où un catalyseur le divise en protons et en électrons. Les protons migrent à travers une membrane vers l’autre côté (la cathode), tandis que les électrons empruntent un autre chemin, générant de l’électricité et de la chaleur avant de se retrouver au même endroit. Les protons et les électrons libres se combinent finalement avec l’oxygène de l’air pour produire du monoxyde de dihydrogène, autrement dit de l’eau.

L’eau étant le seul sous-produit d’une pile à combustible, c’est un énergie propre système qui n’ajoute aucun carbone à l’atmosphère. C’est une nouvelle prometteuse. Mais produire de l’hydrogène consomme aussi de l’énergie et, selon la méthode, crée des polluants.

De quelle couleur est l’hydrogène ?

Les couleurs de l'hydrogène vont du blanc au noir, avec toute une palette de teintes entre les deux. Ils ne font pas référence à l’aspect réel du gaz (il est incolore) mais à la manière dont il est produit.

• Blanc: Bien que la majeure partie de l’hydrogène terrestre soit enfermée dans des composés, des réservoirs souterrains d’hydrogène gazeux existent. L’extraction implique la fracturation hydraulique, une procédure controversée, et il n’est actuellement pas prévu d’utiliser ce type d’hydrogène à grande échelle.
• Noir marron: La forme d’hydrogène la plus dommageable pour l’environnement provient du charbon. L’extraction implique la gazéification, en soumettant le charbon à une chaleur élevée pour le séparer en hydrogène et en déchets de carbone rejetés dans l’atmosphère.
• Gris: Il s’agit du type d’hydrogène le moins cher et le plus courant disponible. Les usines le produisent en séparant l'hydrogène de gaz naturel en utilisant de la vapeur. Comme la variété noire, l’hydrogène gris a un impact environnemental négatif, car sa production rejette du dioxyde de carbone dans l’atmosphère.
• Bleu: Les producteurs extraient l’hydrogène bleu, c’est-à-dire l’hydrogène à faible teneur en carbone, de la même manière que l’hydrogène gris. Mais dans ce cas, ils captent et stockent les émissions. Cela fait de l’hydrogène bleu une alternative plus propre au gris, mais il n’est pas complètement propre, car il libère encore une petite quantité d’émissions.
• Turquoise: Pour produire cela, les usines utilisent une méthode appelée pyrolyse du méthane, qui aboutit à un sous-produit de déchets de carbone solide. C’est nouveau, expérimental et n’a pas encore été utilisé à grande échelle.
• Rose/Rouge/Violet: L’hydrogène rose, également appelé hydrogène rouge ou violet, provient de l’électrolyse, qui sépare l’eau en ses composants hydrogène et oxygène. L'énergie nucléaire fournit l'énergie électrique.

Qu’est-ce que l’hydrogène vert ?

L'hydrogène vert, dit hydrogène jaune pour lui donner un nom plus ensoleillé, est également un produit de l'électrolyse, mais l'électricité provient de l'énergie solaire ou éolienne. Il s’agit véritablement d’un carburant propre car, de la production à l’utilisation finale, il ne génère aucune émission. C’est aussi une ressource renouvelable tant que la planète dispose de suffisamment d’eau pour la produire.

Hydrogène contre Voiture électrique

Les véhicules à pile à hydrogène (HFCV) ne dépassent pas véhicules électriques (VE) en popularité dans un avenir proche. Quinze mille conducteurs californiens possèdent des HFCV, mais plus de 2,5 millions de véhicules électriques circulent sur les routes du pays.

Les HFCV fonctionnant à l’hydrogène vert sont une alternative écologique aux véhicules électriques. Mais ils resteront probablement en arrière-plan pour le moment en raison de quelques problèmes, notamment :

• Manque d'infrastructure de ravitaillement. La Californie ne compte que 60 stations-service, dont certaines sont parfois hors service en raison de pénuries d'approvisionnement.
• Manque de puissance d'accélération. Toyota équipe la Mirai d'une batterie supplémentaire pour les situations de forte demande.
• Contrairement aux véhicules électriques, les HFCV ne peuvent pas être rechargés à domicile.

Chris Deziel est actif dans les métiers du bâtiment depuis plus de 30 ans. Il a contribué à la construction d’une petite ville dans le désert de l’Oregon et à la création de deux entreprises d’aménagement paysager. Il a travaillé comme menuisier, plombier et restaurateur de meubles. Deziel écrit des articles sur le bricolage depuis 2010 et a travaillé comme consultant en ligne, plus récemment avec le service Pro Referral de Home Depot. Son travail a été publié sur Landlordology, Apartments.com et Hunker. Deziel a également publié du contenu scientifique et est un musicien passionné.