L'hydrogène est un vecteur d'énergie qui requiert une chaîne de valeur complexe. Généralement, il est produit à partir d'eau ou d'hydrocarbures, soit par procédés thermochimiques avec captage du CO2 émis lors de la fabrication, soit par électrolyse de l'eau.
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.
Électrolyse de l'eau
La molécule d'eau, soumise à un courant électrique au travers de deux électrodes, se dissocie en oxygène et hydrogène gazeux : c'est l'électrolyse. Le courant électrique dissocie la molécule d'eau en ions hydroxyde (OH)- à la cathode et en protons H+ à l'anode.
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.
La production d'hydrogène vert
L'hydrogène peut être produit par « électrolyse de l'eau » : ce procédé consiste à faire passer un courant électrique dans l'eau pour décomposer ses molécules (H2O) et en extraire l'hydrogène.
Faible efficacité due à d'importantes pertes d'énergie
La méthode la plus propre pour produire de l'hydrogène est l'électrolyse, qui consiste à utiliser l'électricité pour séparer l'eau en hydrogène et en oxygène. Mais ce procédé consomme beaucoup d'énergie et son rendement est bien inférieur à 100 %.
Les inconvénients de l'hydrogène
Le principal inconvénient de l'hydrogène, c'est que l'exploitation de cette énergie coûte encore relativement cher. En l'occurrence, le coût de production de l'hydrogène vert se situe entre 3 et 6 €/kg quand le coût de production de l'hydrogène gris est de 1,5 €/kg.
A l'état naturel, il est généralement combiné avec d'autres atomes : on le trouve notamment dans l'eau (H2O), le pétrole (hydrocarbures HC) ou encore le gaz naturel (composition CH4).
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.
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.
C'est parfois derrière les questions les plus simples que l'on trouve les réponses les plus étonnantes : l'eau n'éteint pas le feu parce que c'est du liquide. L'eau vient étouffer les flammes du feu et le refroidir. Regardons de plus près les flammes : pour se propager, le feu a besoin d'oxygène.
Les chercheurs expliquent que cela s'opère avec un catalyseur composé de carbure de molybdène, un matériau peu coûteux et résistant à la chaleur, qui est associé à du potassium et de l'alumine gamma. Il faut extraire le dioxyde de carbone présent dans l'eau, puis le transformer en monoxyde de carbone.
Toutefois, la fabrication d'hydrogène décarboné encouragé par le gouvernement, via l'électrolyse de l'eau, apparaît comme un mode de production propre. Les voitures et autres véhicules alimentés par cet hydrogène sont donc véritablement non polluants.
Outre le choix d'une station hydrogène privée, le réseau public s'attache à se développer. Après la première station en 2015, il y aura 30 stations publiques d'ici 2022, et dix autres prévues. Dix sont en Normandie, six en région parisienne et six dans la région Lyon-Chambéry-Grenoble-Valence.
L'hydrogène offre l'avantage d'être un moyen durable de stockage d'énergie à longue durée contrairement aux batteries classiques. La molécule d'hydrogène est considérée comme très énergétique parce qu'avec seulement 1 kg d'hydrogène on peut produire trois fois plus d'énergie qu'avec 1 kg d'essence.
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.
Avec un seul proton et un seul électron, l'hydrogène est le seul élément sans neutron. C'est donc l'élément le plus simple de l'Univers, « ce qui explique son abondance dans l'Univers », ajoute May Nyman.
Sur Terre, on trouve essentiellement l'hydrogène sous forme combinée - à l'oxygène dans l'eau (H20), au carbone (CH4, C2H6, etc.) - mais aussi directement sous forme gazeuse. Plusieurs phénomènes entraînent en effet une génération continue d'hydrogène dans la croûte terrestre.
Air Liquide, le leader français des gaz industriels, est l'un des plus gros producteurs mondiaux d'hydrogène depuis des décennies. Cette activité lui rapporte quelque 2 milliards d'euros par an.
Certes, comme tout combustible, l'hydrogène peut s'enflammer et/ou exploser en cas de fuite.
Quel est le prix d'un plein d'hydogène ? Les voitures à hydrogène vert embarquent environ 6 kg d'hydrogène. Le kilo étant actuellement facturé entre 10 et 15 euros, il faut donc compter entre 60 et 90 euros.
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.