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Ses applications

Que ce soit dans l’industrie ou pour la préservation de l’environnement, l’hydrogène est utilisé depuis de nombreuses années pour de multiples applications.

Dans le domaine de la préservation de l’environnement, la principale utilisation de l’hydrogène est l’élimination du soufre, naturellement contenu dans le pétrole, pour produire des carburants plus propres.

L’hydrogène est aussi un réactif utilisé dans de nombreux secteurs industriels comme la chimie pour fabriquer des fibres textiles, l’industrie du verre, l’électronique ou encore la métallurgie.

Il sert aussi de carburant pour des lanceurs spatiaux.

L’hydrogène, associé à la pile à combustible, est également un formidable vecteur d’énergie propre puisqu’il permet de produire de l’électricité directement à bord des véhicules électriques ou dans des zones isolées du réseau électrique.

Hype taxi : hydrogen vehicle
Hydrogène, source de croissance

L'hydrogène : une énergie renouvelable pour un futur propre

Pour le spatial

Dès les origines de l’industrie spatiale, l’hydrogène a immédiatement joué un rôle important en tant que carburant des fusées. C’est le carburant qui concentre le plus d’énergie : 1 kg d’hydrogène contient 3 fois plus d’énergie qu’1 kg d’essence. Un critère de première importance quand on sait qu’un lanceur spatial doit être le plus léger possible.

Actuellement, l’association hydrogène liquide et oxygène liquide est toujours utilisée pour lancer la fusée européenne Ariane 5. Dans l’étage principal cryotechnique d’Ariane 5, la combustion de l’hydrogène produit une énorme quantité de vapeur d’eau qui est détendue à très grande vitesse à travers la tuyère du moteur Vulcain. C’est l’éjection de gaz à grande vitesse qui va propulser la fusée, selon le principe d’action réaction.

L’hydrogène brûle au contact de l’oxygène, mais ce dernier n’est pas présent dans l’espace, c’est pourquoi Ariane 5 emporte dans son immense réservoir central 162 tonnes d’oxygène liquide à -183°C et 28 tonnes d’hydrogène liquide à -252,87°C.

Produire de l'énergie

L’hydrogène permet de produire de l’électricité propre et silencieuse pour diverses applications pour lesquelles il répond à un besoin immédiat et apporte déjà un bénéfice réel. C’est le cas de l’alimentation électrique des zones isolées non raccordées au réseau de distribution d’électricité, des sites sensibles en fournissant l’énergie de secours, des flottes captives (chariots élévateurs et bus), et des générateurs portables utilisés par exemple pour les événements en plein air.

L'hydrogène pour le transport

L’hydrogène utilisé dans une pile à combustible permet de produire de l’électricité directement à bord d’un véhicule propulsé par un moteur électrique. Ces véhicules à « zéro émission locale » ne rejettent que de l’eau.

Produire de l’hydrogène utilise de l’énergie. On parlera donc pour l’hydrogène de vecteur d’énergie, comme l’électricité, et non pas d’énergie primaire comme le pétrole, le charbon, le gaz naturel ou certaines énergies renouvelables.

L'énergie hydrogène

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bateau energy observer a saint malo

L'hydrogène dans l'aéronautique et le maritime

L'utilisation de l'hydrogène s'étend aujourd'hui à d'autres domaines comme l'aéronautique et le secteur maritime. Air Liquide contribue à deux projets d'envergure qui ont pour but de trouver des énergies alternatives propres et durables.  

Le projet Hycarus 

En partenariat avec Zodiac Aerospace, Dassault Aviation et le CEA, Air Liquide participe au projet européen Hycarus qui vise à démontrer que l’on peut utiliser une pile à combustible dans un avion. La pile à combustible servira à alimenter des éléments non-vitaux de l’appareil comme les galleys (cuisine). Air Liquide a conçu un stockage d’hydrogène embarqué permettant d’alimenter la pile durant le vol. 

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L'Energy Observer, le premier bateau hydrogène à faire le tour du monde

Parti pour un tour du monde de 6 années en plus de 100 escales, Energy Observer est le premier navire à hydrogène autonome en énergie zéro émission propulsé aux énergies renouvelables. Energy Observer est d'ailleurs le premier bateau au monde capable de produire son hydrogène à partir de l'eau de mer grâce à la mixité énergétique : 120m2 de panneaux photovoltaïques, 2 éoliennes à axe vertical, 1 aile de traction intelligente qui alimenteront 2 moteurs électriques convertibles en hydrogénérateurs.

Testimonial

« Il n’y a pas une solution miracle pour lutter contre le réchauffement climatique : il y a des solutions, que nous devons apprendre à faire fonctionner entre elles. »

Victorien Erussard , Capitaine du Energy Observer

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C’est ce que nous faisons avec Energy Observer : faire collaborer les énergies de la nature, mais aussi de notre société, en réunissant autour de ce bateau, les savoir-faire des entreprises, des laboratoires, des start-up et des institutions.

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Dans l'industrie

L’hydrogène, gaz très réactif, est largement utilisé dans de nombreuses applications industrielles pour produire différents matériaux.

En électronique, l’hydrogène sert de gaz vecteur (gaz permettant de transporter des gaz actifs) pour des applications diverses comme la fabrication de composants électroniques. Il assure une excellente protection contre les impuretés et l’oxydation.

La chimie industrielle tire également profit de ce gaz. Par exemple, il peut être associé à de l’azote pour fabriquer de l’ammoniac, une base des engrais. C’est un réactif qui entre dans la composition des fibres textiles comme le nylon, des mousses polyuréthanes et de diverses matières plastiques.

Dans l’industrie du verre, il est indispensable à la fabrication du verre plat utilisé notamment pour les écrans plats. La majeure partie du verre plat utilise le procédé « Float » pour lequel l’hydrogène de haute pureté constitue une atmosphère de protection.

L’hydrogène est employé en métallurgie pour les atmosphères de traitement thermique qui permettent de produire des pièces mécaniques (frittage de pièces moulées) ou de modifier leurs propriétés (recuit de pièces métalliques).

molécules hydrogène

Focus

LE SAVIEZ-VOUS ?

L’hydrogène sert à la fabrication d’un édulcorant utilisé dans les chewing-gum.

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Associé au Sorbitol, l’hydrogène permet de constituer du Mannitol. C’est un édulcorant alimentaire que l’on retrouve dans le chocolat ou les confiseries.

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Air Liquide plant
Dans le domaine de la préservation de l’environnement, la principale utilisation de l’hydrogène est l’élimination du soufre, naturellement contenu dans le pétrole, pour produire des carburants plus propres.

Pour l'environnement

Les sources fossiles d’énergie, comme le pétrole, contiennent naturellement du soufre. La combustion de carburants soufrés produit des oxydes de soufre (SOx). Ces gaz irritants provoquent de graves problèmes respiratoires : ils sont responsables de crises d’asthme et de maladies respiratoires en particulier chez l’enfant. Ces gaz participent aussi à la pollution atmosphérique : formation de brouillards au-dessus des villes, pluies acides… Par ailleurs, le soufre est nuisible au fonctionnement des pots d’échappement catalytiques.

L’hydrogène permet d’éliminer ce soufre lors du raffinage des carburants par un procédé de désulfuration ou adoucissement. L’hydrogène est introduit à haute température (plus de 350°C) et haute pression (60 bar) lors du raffinage. Il réagit avec le soufre contenu dans les molécules d’hydrocarbures pour former un nouveau composé : le sulfure d’hydrogène (H2S) qui est retiré. Ce sulfure d’hydrogène peut ensuite réagir avec de l’oxygène pour donner du soufre, formant un composé jaune que l’on voit parfois dans les raffineries. Ce soufre est utilisé par la suite comme matière première dans l’industrie.

 

© ESA - CNES - ARIANESPACE - L.Lelong - JP.Mesguen

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