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Hydrogène liquide

Pour obtenir de l’hydrogène liquide, il faut refroidir l’hydrogène gazeux à une température de plus de -250°C. La forme liquide est notamment présente comme carburant pour les vols spatiaux. La particularité de l’hydrogène est de se présenter sous plusieurs modes de stockage (liquide, gaz, solide).

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Hydrogène liquide

: l’essentiel

Température à atteindre-250°C
Domaine d’utilisationCarburant pour les navettes spatiales
Type de stockageLiquide, gaz, solide

Qu’est-ce que l’hydrogène liquide ?

L’hydrogène liquide est refroidi à une température de plus de -250°C pour passer de l’état gazeux à celui de liquide. Il est principalement utilisé comme carburant pour les vols spatiaux.

Type de stockageLiquideGazSolide
UtilisationPropulsion spatialeChimie, carburantsProduction d’électricité
ProvenanceRefroidissement de l’hydrogèneAugmentation de la pression gazeuseFixation des molécules sur un disque de magnésium
AvantagesCoût de production faibleSource fiable d’énergieStockage simple et sûr, transport facile
InconvénientsPrincipalement fossileDifficulté de stockage, inflammableNiveau d’absorption de la matière
Caractéristiques des différents types de stockage

1. Stockage d’hydrogène sous forme liquide : caractéristiques

L’hydrogène liquide est issu de l’hydrogène gazeux. Il est obtenu à partir de trois types de production : fossile, bas carbone ou renouvelable. Si cette solution est la plus protectrice de l’environnement, elle est la moins employée en raison de ses contraintes de production, par électrolyse.

Avantages

  • Coût de production modéré, grande échelle
  • Production selon plusieurs modes

Inconvénients

  • Production polluante (hydrogène gris)
  • Nécessite de grands réservoirs

Désormais, les plans mis en place pour développer l’hydrogène se tournent davantage vers l’hydrogène bas carbone, dit bleu ou jaune. Une fois isolées, les molécules d’hydrogène subissent une nouvelle transformation pour être stockées sous la forme liquide.

Cette phase se déroule par refroidissement, à une température de -252.87°C correspondant à une limite en dessous de son point de condensation, et à une pression atmosphérique tout aussi précise de 1.013 bar.

2. Utilisation de l’hydrogène liquide

L’hydrogène a une utilisation très spécifique. En effet, elle est plus particulièrement destinée à servir de carburant pour les navettes spatiales. Pour un usage courant par les particuliers ou l’industrie, il lui est préféré sa forme gazeuse.

Parmi les 3 principaux modes de production, ils ont tous une part de production mondiale différente : 1% pour l’hydrogène renouvelable (vert), 4% bas carbone (bleu et jaune) et 70% fossile (gris).

Méthodes de stockage d’hydrogène : comparaisons

hydrogène vert picto

Hydrogène vert 

hydrogène gris picto

Hydrogène gris

hydrogène bleu picto

Hydrogène bleu

hydrogène jaune picto

Hydrogène jaune

Il existe plusieurs méthodes de stockage de l’hydrogène. Leur choix dépend avant tout de l’usage envisagé.

Type de stockageAvantagesInconvénients
LiquideCoût de production faiblePrincipalement fossile
GazSource fiableDifficulté de stockage, inflammable
SolideStockage simple et sûr, facilité de transportNiveau d’absorption de la matière
Méthodes de stockage d’hydrogène

Leur impact sur l’environnement est lié au mode de production. S’il s’agit d’hydrogène vert, celui-ci se veut respectueux de l’environnement, à l’inverse de l’hydrogène gris produit à partir d’énergies fossiles, notamment de charbon.

1. L’hydrogène liquide ou l’hydrogène gazeux

L’hydrogène gazeux est le plus courant, représentant son état premier. Il utilise tous les modes de production avec un tarif qui varie selon ses sources. Les différents tarifs appliqués :

liquide picto

Renouvelable
5€/kg

gaz picto$

Bas carbone
2.50€/kg

solide picto

Fossile
1.50€/kg

La différence entre l’hydrogène liquide et l’hydrogène gazeux est d’abord dans l’apparence. Le premier, issu de l’hydrogène gazeux, est travaillé à très basse température pour obtenir cet état.

Son transport nécessite des cuves spécifiques très résistantes. En effet, la température de -253°C doit être maintenue pour conserver cette forme. Dans le même temps, elle représente une réserve d’énergie conséquente, d’où son utilisation sur les programmes spatiaux.

Avantages

  • Source fiable d’énergie
  • Disponible en grande quantité

Inconvénients

  • Difficulté de stockage
  • Inflammable

2. L’hydrogène liquide ou l’hydrogène solide

L’hydrogène solide est une forme de stockage très récente. Elle utilise des disques de magnésium sur lesquels vient se fixer l’hydrogène. Elle est aussi développée sous forme de pâte, intégrant toujours du magnésium.

Cette solution qui en est à ses débuts est vouée à se développer. Son transport est notamment beaucoup plus sécurisé et simplifié. Elle pourrait notamment représenter l’avenir des carburants de véhicules.

Avantages

  • Grande facilité de stockage
  • Simplification du transport

Inconvénients

  • Technologie qui reste à développer
  • Un emploi à ses balbutiements

L’hydrogène solide représente le futur de cette technologie. Ses utilisations pourraient d’ailleurs se multiplier, représentant une bonne solution environnementale lorsqu’elle est combinée à l’électricité et lorsque sa production trouve pour origine un mode par électrolyse (hydrogène vert).

En attendant et comme pour l’hydrogène liquide, cette version solide ne présente qu’une faible part de production comparée à l’hydrogène gazeux. Il devrait toutefois fortement se développer ces prochaines années.

3. L’hydrogène gazeux ou l’hydrogène solide

L’hydrogène gazeux et l’hydrogène solide sont à l’opposé l’un de l’autre dans leur aspect. Leur production, en revanche, trouve les mêmes origines, qu’elle soit fossile, bas carbone ou renouvelable.

Représentant l’avenir de ce composé chimique, la forme solide pourrait prendre le pas sur les autres méthodes, évitant notamment les problèmes de transport et la dangerosité souvent associée. Reste à développer son concept pour augmenter son niveau de stockage.

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Foire aux questions

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