Des chercheurs ont synthétisé de l'hydrogène à partir d'eau de mer

11 octobre 2020 à 14h28
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mer

Des chercheurs de l’Université d'État de Pennsylvanie sont parvenus à produire du dihydrogène à partir de l’eau de mer.

La filière de l’hydrogène, considérée par certains comme une alternative sérieuse aux carburants fossiles, doit encore explorer de nouvelles voies de production pour être vertueuse. Si cette nouvelle technique ne résout pas le problème de la production d’électricité nécessaire à l’électrolyse, elle a au moins le mérite d’exploiter une source d’eau très abondante.

Le principal défaut de l’eau de mer : son sel !

Totalement propre au moment de sa combustion, l’hydrogène (appelé dihydrogène dans sa forme gazeuse) pourrait devenir une source d’énergie majeure dans les prochaines décennies ; cependant, la manière de le produire est aujourd’hui le principal obstacle à son expansion. En effet, cette molécule est très peu présente à l’état gazeux dans notre atmosphère ; il faut donc l’extraire d’autres molécules. Pour cela, plusieurs méthodes sont utilisées. Actuellement, la quasi-totalité de l’hydrogène produit (90 % environ) l’est à partir d’énergies fossiles ; pas très écolo ! Mais d’autres alternatives existent, notamment l’électrolyse de l’eau.

Ce procédé consiste à faire passer un courant électrique à travers les molécules d’eau, lequel sépare hydrogène et oxygène. En elle-même, cette technique n’est pas polluante et n’émet pas de CO2. Seulement, elle requiert beaucoup d’’électricité, cette dernière n'étant pas toujours issue d’énergies propres, loin de là.

electro1

Son autre faille concerne directement la ressource hydrique. L’eau douce étant de plus en plus précieuse, la détourner pour produire de l’hydrogène n’est pas idéal. En revanche, utiliser de l’eau salée, très abondante, pourrait être une bonne alternative. Pour l’instant, ce processus n’est que peu utilisé. Et pour cause : le sel doit impérativement être retiré de l'eau avant l’électrolyse, sans quoi les ions chlorure se transformeraient en chlore gazeux toxique, nocifs à la fois pour les équipements et l’environnement. En outre, la désalinisation est un processus coûteux. Par conséquent, l’eau de mer n’a pour l’instant pas suscité beaucoup d’engouement en matière de production d’hydrogène.

Mais des chercheurs de l’Université d'État de Pennsylvanie souhaitent tout de même explorer cette voie : ils ont réussi à produire de l’hydrogène à partir d’eau de mer.

Un procédé prometteur mais toujours très dépendant de la production d’électricité

Bruce Logan, professeur d'ingénierie environnementale et professeur à l'Université de Pennsylvanie, résume : « L'hydrogène est un excellent carburant, mais il faut le fabriquer. La seule façon durable de le faire est d'utiliser des énergies renouvelables et de les produire à partir de l'eau. Vous devez également utiliser l'eau que les gens ne veulent pas utiliser pour d'autres choses, et ce serait l'eau de mer. Ainsi, le saint graal de la production d'hydrogène serait de combiner l'eau de mer et l'énergie éolienne et solaire que l'on trouve dans les environnements côtiers et offshore ».

Afin de se débarrasser du sel, l'équipe a substituées aux membranes échangeuses d’ions typiques des électrolyseurs de très fines membranes semi-perméables héritées du système d’osmose inverse. Ces membranes s'intercalent entre les deux électrodes immergées ; près de l’anode, les molécules d’eau se divisent et libèrent des ions hydrogènes (protons) ; puis ces derniers s’acheminent vers la cathode en traversant la membrane et se combinent aux électrons pour former du dihydrogène.

Bruce Logan explique : « L’idée est d'exercer une pression très élevée sur l’eau et pour la pousser à travers la membrane tout en gardant les ions de chlorure derrière ».

Mais, comme le rapporte Bruce Logan plus haut, cette électrolyse à base d’eau de mer ne sera réellement pertinente qu’une fois associée à de l’électricité « verte ».

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lepef32
Incroyable !!<br /> Je faisais ça aussi en 6eme en 1993 avec de l’eau et du sel …<br /> Je tente le prochain prix nobel pour cette grande découverte …
j_co
LOL, j’ai eu la même réflexion en lisant l’article, mais moi c’était en 1981.<br /> Contrairement à ce que de nombreuses personnes pensent, l’eau est un mauvais conducteur électrique. Pour que l’électrolyse puisse se faire, on devait ajouter du sel dans l’eau. On plaçait 2 verres au dessus de l’anode et de la cathode, ensuite on retournait et approchait les verres et on craquait une allumette. L’explosion résultante envoyait l’allumette à 3 mètres.
MisterDams
J’imagine qu’il y a des sujets d’industrialisation et une question de taux de concentration du sel, sinon évidemment le principe est connu et maîtrisé.
paul_dirian
Au sujet de l’hydrogène, il ne faut pas parler de source d’énergie, mais de stockage d’énergie, et avec un rendement assez médiocre.<br /> Présenter l’hydrogène comme un source non polluante est donc trompeur, même si dans l’article ce point est bien précisé.<br /> A ce jour seul la France, du fait de sa production nucléaire d’électricité, pourrait stocker de l’énergie avec de l’hydrogène de façon décarbonées.<br /> Mais bien entendu on n’ai pas dans du renouvelable et il est inutile de parler des risques du nucléaire civil.
Poolnich
De mon coté, la phrase «&nbsp;L’idée est d’exercer une pression très élevée sur l’eau et pour la pousser à travers la membrane tout en gardant les ions de chlorure derrière&nbsp;» a fait s’allumer toutes les alarmes: Quelle pressions, quels sont les coûts en terme d’énergie?<br /> C’est ce bilan énergétique (et donc CO2, puisque l’essentiel de l’énergie utilisée vient du fossile) qu’il faut regarder! Le coût n’est que l’étape suivante.
Peewee
Ils ont inventé le désalinisateur. Oui, mais ça existe déjà.
Nmut
Pas imaginé, mais adapté à la production d’hydrogène. Il faut croire que personne n’y avait pensé!<br /> Sans rire, je pense plutôt que ce n’est pas aussi simple que l’expérience eau + sel + pile 4.5V industriellement, entre les électrodes qui se corrodent super vite, les résidus comme le Cl2 pas terrible. Ils ont «&nbsp;juste&nbsp;» résolu les différents problèmes.
illuminati
Il faut au minimum 3 fois plus d’énergie pour crée de l’hydrogène que pour recharger une batterie de même puissance.<br /> L’hydrogène est donc mort-née.
Claude5
Bonjour, j’ai fait la démonstration à ma petite fille (10 ans) avec un vieux chargeur de téléphone, les fils dénudés trempés dans un verre d’eau du robinet, il ne se passe rien, avec un peu de sel de cuisine, l’électrolyse démarre. Le problème est que l’eau salée se transforme en eau de javel.<br /> Pour le rédacteur, attention à l’orthographe : vous avez écrit " l’équipe a substituées" au lieu de «&nbsp;l’équipe a substitué&nbsp;».<br /> Cordialement
orionb1
Au minimum ou au maximum ?
cpicchio
Sans compter les risques lors de l’usage. A part (éventuellement) pour les camions et les avions, je ne vois pas bien l’intérêt, si l’on intègre tous les paramètres, de ceci.
zoup01
L’électrolyse de l’eau salée, c’est bien pour désinfecter les piscines. ( production de chlore)…<br /> Mais c’est pas le but dans ce cas.
pascal16
En chimie, il me semble que le sel servait à rendre l’eau conductrice sinon l’électrolyse était lente (peu d’ions).<br /> Pour ce qui est du rendement : on s’en moque, le tout est de stocker l’énergie des éoliennes et panneaux solaires qui ne produisent que par pics et pas toujours quand on en a besoin.
Imaginr1
Dois-je comprendre que c’est déjà en cours en France et en Vendée…ou bien s’agit-il d’une autre méthode ?<br /> actu.fr<br /> Vendée - Une usine de production d'hydrogène vert à partir des éoliennes<br /> C’est à Bouin qu’est en passe d’être créé le premier site industriel de production d’hydrogène 100&nbsp;% vert en France, attendu pour l’été 2021.<br />
Element_n90
Mais ils vont devenir quoi les poissons si on leur pompent toute leur eau pour la transformer en H2 ?
philouze
"Pour ce qui est du rendement : on s’en moque, le tout est de stocker l’énergie des éoliennes et panneaux solaires "<br /> Non, on ne s’en moque pas, à quoi sert de gaspiller une ressource précieuse parce qu’elle est intermittente ?<br /> C’est pas pour rien que les expériences STEP ont largement surpassé celles en H2 - et ce n’est que le début.
Krimog
Pour une même quantité d’énergie stockée, un conteneur à hydrogène est immensément moins cher qu’une batterie. De plus, c’est moins lourd, plus facilement stockable, transportable et transférable.<br /> Et quand ton éolienne ou ton panneau solaire produit plus que nécessaire, tu es bien content de pouvoir stocker ce surplus, même si le rendement n’est que de 30%.<br /> L’hydrogène pourrait potentiellement remplacer le pétrole sans changer les habitudes. Et pas seulement dans les voitures, mais également dans le transport aérien et maritime.
BZValoche
C’est pourtant bien expliqué : le problème vient du chlore gazeux qui est nocif. C’est d’ailleurs le principe des électrolyseurs pour piscine : le chlore généré désinfecte l’eau, puis se recombine avec le sodium pour reformer du sel, sous l’action des UV. Par contre l’eau des piscines, c’est 3-4g de sel par litre, l’eau de mer c’est en moyenne 35g.
Oldtimer
Pas grave, on les aura déjà tous mangé bien avant
Zaravis
Cette remarque est courante.<br /> D’où viennent ces croyances? De tests scientifiques, certainement pas.<br /> J’ai cru longtemps à l’hydrogène et j’ai travaillé industriellement sur le sujet.<br /> Première remarque: il n’existe pas d’H2 sur terre non combinée.<br /> On apprend au lycée que toute réaction chimique cnsomme plus d’énergie pour revenir au départ.<br /> effectivement l’ordre de grandeur d’Illuminati est bon. il faut consommer trois fois plus d’énergie pour produire de l’H2 qu’elle n’est capable d’en restituer.<br /> Alors, pourquoi gaspiller?<br /> le stockage de l’H2 est extrêmement couteux en énergie: il faut compresser, refroidir et ça fera boum à la première fuite.<br /> Aller voir le site de Jancovici, cela ne sert à rien que je répète ce qu’il dit très bien.<br /> on peut faire six fois plus de km avec une voiture électrique qu’avec une voiture à hydrogène dont le processus de sûreté sont plus complexes que le nucléaire (mais réalisable si on occulte le coût.<br /> l’H2 étant l’élément le plus léger, sa capacité énergétique volumique est ridicule.<br /> Mais comme les journalistes et les politiques ne savent pas compter, le déni est de mise.<br /> Personne n’a réussi à violer les lois de l’univers…
max_971
Et si on implantait ces usines à hydrogène après les stations d’épuration ?
ONAF
En réponse à philouze et en complément de pascal16. Il suffit de suivre le site de RTE<br /> https://www.rte-france.com/eco2mix/les-donnees-de-marche onglet données du marché pour voir que même cette année il y a des périodes où on gagne de l’argent en gaspillant de l’électricité PRIX NEGATIF, pour le moment surtout en Allemagne. Voir le 26 juillet et plus récemment le 3 octobre. Pour info une barre blanche horizontale marque le prix MWh =Zéro €. Plus il y aura d’éoliennes plus il y aura des périodes à prix de gros de l’électricité NEGATIF ou proche de 0. Désolé Philouze mais Pascal 16 a tout à fait raison. C’est cela la contradiction de l’électricité verte : il y a des moments où il FAUT LA GASPILLER et surement d’autres moments où il faudra se restreindre (coupures).
Thermo
Faut il en gaspiller 70% dans l’électrolyse de l’eau ou 20% dans une batterie ou tout autre solution alternative à l’hydrogène ? On peut sans doute trouver mieux que 70% de gâchis pour un stockage qui, qui plus est, n’est pas des plus simples à l’usage. Remonter de l’eau dans les barrages ne serait-il pas plus simple et plus efficace pour stocker de l’énergie ? C’est bien une question que je pose car je n’ai pas la réponse. Le sujet à toujours et sera toujours de perdre le moins possible d’énergie produite quand bien même elle est produite par une source verte. Car même verte la source à toujours un impact sur notre environnement.<br /> Donc non, on ne gaspille pas !
orionb1
Tes barrages n’ont pas un potentiel infini et en certaines saisons, il est même réduit car les barrages retiennent déjà beaucoup d’eau pour éviter les inondations. En tout cas dans mon pays, ce n’est pas une solution (Belgique) mais la France est plus grande
BastDem
Le dihydrogène est un vecteur d’énergie, pas une source ! Sur un sujet aussi complexe que l’énergie, on ne peut pas être approximatif ! C’est à cause de ça qu’on se retrouve avec un parti EELV à côté de la plaque …
Krimog
le stockage de l’H2 est extrêmement couteux en énergie: il faut compresser, refroidir et ça fera boum à la première fuite.<br /> Tu parles du coût pour la mise en stockage, pas du stockage lui-même. Stocker un fluide comprimé ne nécessite pas d’énergie. D’après ce que j’ai compris, rien ne nécessite d’avoir un refroidissement actif au niveau du stockage. Et le risque d’explosion est indépendant du coût énergétique.<br /> effectivement l’ordre de grandeur d’Illuminati est bon. il faut consommer trois fois plus d’énergie pour produire de l’H2 qu’elle n’est capable d’en restituer.<br /> Alors, pourquoi gaspiller?<br /> Parce qu’il vaut mieux récupérer 30% de l’énergie non utilisée produite par les éoliennes/panneaux solaires que 0%.<br /> On apprend au lycée que toute réaction chimique cnsomme plus d’énergie pour revenir au départ.<br /> Merci de m’expliquer la thermodynamique. Au fait, les batteries n’échappent pas à ces lois. Le rendement est bien meilleur, c’est vrai, mais il n’est pas de 100 %.<br /> on peut faire six fois plus de km avec une voiture électrique qu’avec une voiture à hydrogène<br /> La Toyota Mirai est annoncée à 550 km d’autonomie en cycle mixte. Je ne connais pas beaucoup de BEV qui atteignent 3300 km…<br /> l’H2 étant l’élément le plus léger, sa capacité énergétique volumique est ridicule.<br /> La capacité énergétique va dépendre de la masse, pas du volume. Vu qu’on est sur un gaz, on peut le comprimer.
jipe22
pascal16:<br /> Pour ce qui est du rendement : on s’en moque,<br /> eh bien si, on s’en moque, puisque le principe de produire de l’hydrogène à partir de parcs d’éoliennes en mer, c’est justement de stocker de l’énergie (sous forme d’hydrogène) quand le vent souffle, et de la restituer quand on en a besoin.<br /> mais cela coûte de toute façon bien plus cher que le nucléaire tant décrié par nos écolos.<br /> Il n’y a pas de vraie solution sauf à envisager de réduire notre consommation d’énergie, mais ceci est une autre histoire …
Guillaume1972
Ah bon? Et par quoi va t’on remplacer le pétrole ? Parce que nous verrons bien la fin de son extraction. Et peut-être même avant 2050. Ou bien, fais-tu parti de ceux qui se disent que ce dernier n’aura pas de fin…
Guillaume1972
Ah bon? Et par quoi va t’on remplacer le pétrole ? Parce que nous verrons bien la fin de son extraction. Et peut-être même avant 2050. Ou bien, fais-tu parti de ceux qui se disent que ce dernier n’aura pas de fin…Tu portes bien ton pseudo
Guillaume1972
Ah bon, moi qui 0ensait que les voitures à hydrogène type Mirai existaient et qu’au niveau des tests, elles faisaient les mêmes tests Euroncap que les autres véhicules…
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