Montage pour ton annif!!
T'est une fille trop sympa que j'ai rencontré cette année!!!
jtm trop (par amitié bien sur...tkt franco lol)
Bisous a toi!!
Changer le titre => L'énergie dihydrogene succeseur du pétrole.
I°)L'hydrogene
L'hydrogène fut reconnu comme une substance distincte en 1766 par Henry Cavendish, en Angleterre. Antoine Lavoisier lui donna son nom hydrogène qui vient du grec ?δωρ (hudôr), « eau » et γενν?ν (gennen), « engendrer ».
1.Caractéristiques principales
L'hydrogène est l'élément chimique le plus simple ; son isotope le plus commun est constitué seulement d'un proton et d'un électron. La masse de l'électron étant négligeable devant celles des protons et des neutrons, ce sont ces derniers qui déterminent la masse des atomes (donc leur poids). L'hydrogène est ainsi le plus léger atome existant.
Sur Terre et hormis les composés avec d'autres atomes, il se présente le plus souvent sous la forme d'un gaz : le dihydrogène. Sous des très faibles pressions, comme celles qui existent dans l'espace, l'hydrogène a tendance à exister sous forme d'atomes individuels, simplement parce qu'il est alors improbable qu'ils entrent en collision pour se combiner. Toujours dans l'espace, les nuages de H2 sont à la base du processus de la formation des étoiles (compression des gaz).
Cet élément joue un rôle vital dans l'Univers par l'intermédiaire des réactions proton-proton et du cycle de Bethe (cycle catalytique CNO : carbone-azote-oxygène), qui sont deux voies de réactions de fusion thermonucléaire qui créent d'énormes quantités d'énergie en combinant quatre atomes d'hydrogène pour former un atome d'hélium.
2.Ses Applications
Des larges quantités d'hydrogène sont nécessaires dans l'industrie, notamment dans les procédé Haber-Bosch de production de l'ammoniac, l'hydrogénation des graisses et des huiles et la production de méthanol. D'autres utilisations de l'hydrogène sont :
la fabrication de l'acide chlorhydrique, le soudage, les carburants pour fusées et la réduction de minerais métalliques ;
l'hydrogène liquide (LH2) est utilisé pour les recherches à très basses températures, y compris l'étude de la supraconductivité ;
l'hydrogène était utilisé dans les ballons car il est quatorze fois plus léger que l'air.
le deutérium (2H) est utilisé dans les applications nucléaires comme modérateur pour ralentir les neutrons. Les composés du deutérium sont aussi utilisés en chimie et en biologie pour étudier ou utiliser l'effet isotopique ;
le tritium (3H), un autre isotope, est produit dans les réacteurs nucléaires et est utilisé pour la construction de bombes atomiques. Il est également utilisé comme un marqueur isotopique dans les biosciences et comme source de radiation dans les peintures luminescentes.
L'hydrogène comme vecteur d'énergie
L'hydrogène est régulièrement cité comme source d'énergie d'avenir. Il s'agit là non de l'élément hydrogène mais du dihydrogène, qui est un combustible « propre » dans le sens où sa combustion ne génère que de la vapeur d'eau, mais qui n'est pas présent dans l'atmosphère sauf à l'état de traces (il faut donc prendre en compte la pollution générée par la fabrication du dihydrogène). Il ne s'agit donc pas d'une source d'énergie primaire, ou fossile, mais d'un moyen de stockage de l'énergie, comme une batterie. L'hydrogène suscite beaucoup d'espoirs car il apporterait une réponse à deux des principaux défis énergétiques du XXIe siècle :
l'épuisement progressif des sources d'énergie non renouvelables ;
l'émission de gaz à effet de serre par les sources d'énergie utilisées actuellement, la combustion de l'hydrogène ne dégageant que de l'eau.
Claude Mandil, directeur exécutif de l'Agence internationale de l'énergie, estime ainsi que l'hydrogène devra « jouer un rôle crucial » dans l'économie mondiale[1]. De nombreuses expériences ont été menées dans le domaine des véhicules propres. Chrysler-BMW possède une flotte de voitures (moteurs thermiques) roulant à l'hydrogène H2, sans pile à combustible, avec réservoir cryogénique. Plusieurs pays européens subventionnent des programmes d'utilisation d'hydrogène dans les transports en commun.
Toutefois la production, le stockage et le transport de l'hydrogène posent encore de nombreux problèmes technologiques, de sorte que son utilisation de masse n'est pas possible actuellement :
coût des piles à combustible : elles sont dotées de mousse de platine, très onéreuse. D'autre part, la sécurité de ces piles sur une longue durée n'est pas assurée ;
production : par combustion d'énergies fossiles, on retombe alors dans les problèmes évoqués précédemment. Mais on peut alors le produire à bord de véhicules. Par hydrolyse de l'eau, c'est alors moins efficace d'un point de vue énergétique, et ne peut être fait qu'à grande échelle. Se pose dans ce cas les problèmes de transport et de stockage ;
stockage : très peu dense, l'hydrogène doit être comprimé à des pressions très importantes pour être transportable dans un volume raisonnable. Outre les problèmes de sécurité qu'elle comporte, cette compression demande beaucoup d'énergie. Or la production de cette énergie, si elle est réalisée avec les moyens traditionnels, en particulier le charbon, risque d'émettre des gaz à effet de serre et d'annuler les avantages environnementaux apportés par l'utilisation de l'hydrogène ;
transport : il faudrait mettre en place des infrastructures gigantesques pour produire et transporter l'hydrogène à travers le territoire. Il s'agit d'un effort comparable au développement des filières de distribution du pétrole, qui a demandé plusieurs dizaines d'années. Le coût du déploiement d'un système complet de distribution pourrait demander de 10 à 15 milliards de dollars pour les seuls États-Unis[2].
De nouveaux procédés apportent certaines réponses à ces enjeux. La technique de captation et de séquestration du charbon permettrait d'éviter l'émission de gaz à effet de serre lors de la production d'hydrogène, mais à un coût important : si la fabrication d'hydrogène (transport non compris) est évaluée à 120 USD le baril en utilisant du gaz naturel, il faut compter le double si on choisit le charbon et une technique de captation/séquestration[3]. Une autre solution serait d'utiliser les réacteurs nucléaires spécifiques de génération IV, à très haute température grâce à l'utilisation d'hélium comme fluide caloporteur, capables de produire de l'hydrogène à bas coût à partir de l'eau. Ces réacteurs ne seront disponibles qu'à partir de 2030 ou 2040.
L'utilisation d'hydrogène constitue donc un espoir considérable mais ne sera pas rentable avant plusieurs dizaines d'années.
La catastrophe du Hindenburg a sonné le glas de son utilisation en aéronautique.
3.Sources et productions
a)Où trouve t'on de l'H2?
L'hydrogène est l'élément le plus abondant de l'Univers : 75 % en masse et 90 % en nombre d'atomes. Cet élément se trouve en grande quantité dans les étoiles et les planètes gazeuses. Relativement à son abondance dans l'univers, l'hydrogène est très rare dans l'atmosphère terrestre : environ 1 ppm en volume.
Sur Terre, la source la plus commune d'hydrogène est l'eau dont les molécules sont composées de deux atomes d'hydrogène et d'un atome d'oxygène ; mais la plupart des matières organiques, comme celle qui constitue les êtres vivants, le pétrole et le gaz naturel, sont des sources d'hydrogène. Le méthane (CH4), qui est un produit de la décomposition des matières organiques, est de plus en plus utilisé comme source d'hydrogène.
b)Comment le produit-on?
-Matières premieres
Principalement les hydrocarbures (gaz naturel) et l'eau.
-Fabrication industrielle
Principe de réduction de H2O par :
a) les hydrocarbures, principalement le gaz naturel,
b) électrolyse,
c) le carbone.
-Réformage du gaz naturel:principe source de dihydrogene
Depuis 1970, le réformage du naphta est, en général, remplacé par celui du gaz naturel.
a) Principe
Le gaz de synthèse est produit par vaporéformage, à 800 - 900°C et à 3,3 MPa, en présence de catalyseur à base d'oxyde de nickel sur des anneaux d'alumine imprégnés par 10 à 16 % en masse de Ni (durée de vie 8 à 10 ans) et selon la réaction :
CH4 + H2O <====> CO + 3 H2 Enthalpie de réaction à 298°K = + 206,1 kJ/mole
La réaction, très endothermique, nécessite un apport continu d'énergie. Le mélange gazeux circule dans des tubes, chauffés extérieurement, contenant le catalyseur. De l'ordre d'une dizaine à quelques centaines de tubes (jusqu'à 500) de 10 cm de diamètre et 11 m de long sont placés dans un four. Après réformage, le gaz de synthèse contient de 5 à 11 % en volume de méthane non transformé.
Le catalyseur est très sensible à la présence de soufre qui donne NiS : moins de 1 atome de S pour 1000 atome de Ni suffit pour empoisonner le catalyseur. Le gaz naturel doit être désulfuré à moins de 0,1 ppm de S.
Après une prédésulfuration obtenue par hydrogénation catalytique suivie d'une absorption dans une solution aqueuse de diéthanolamine (voir le traitement du gaz de Lacq dans le chapitre soufre), une nouvelle hydrogénation effectuée vers 350 - 400°C, permet, en présence de catalyseurs molybdène-cobalt ou molybdène-nickel, de transformer tous les composés soufrés en sulfure d'hydrogène. Le sulfure d'hydrogène est fixé, vers 380 - 400°C sur de l'oxyde de zinc selon la réaction :
H2S + ZnO –––> ZnS + H2O
b) Utilisation du gaz de synthèse pour produire de l'ammoniac (sans récupération de CO) :
On réalise un réformage secondaire en ajoutant de l'air en quantité telle que le diazote contenu soit, avec H2, dans les proportions st½chiométriques de la réaction de formation de NH3. O2 de l'air oxyde le CH4 restant. Le catalyseur utilisé est à base d'oxyde de nickel.
Le CO du gaz de synthèse est ensuite transformé, par conversion, en CO2 avec production complémentaire de H2, en 2 étapes. On obtient ainsi un gaz contenant 70 % de H2.
CO + H2O <====> CO2 + H2 DrH°298 = - 41 kJ/mole
- à 320 - 370°C avec un catalyseur à base d'oxyde de fer (Fe3O4) et d'oxyde de chrome (Cr2O3) avec ajout métallique à base de cuivre. Le catalyseur est sous forme de pastilles obtenues à partir de poudre d'oxydes ou de spinelles, sa durée de vie de 4 à 10 ans et plus. Les 2 à 3 % en volume de CO résiduel sont convertis dans une deuxième étape,
- à 205 - 240°C avec un catalyseur à base d'oxyde de cuivre (15 à 30 % en masse) et d'oxydes de chrome et zinc sur alumine, durée de vie 1 à 5 ans. Après conversion : CO résiduel d'environ 0,2 % en volume.
- CO2 est éliminé par dissolution dans une solution d'amines à 35 bar ou dans une solution de carbonate de potassium. Par détente à la pression atmosphérique, CO2 est libéré, et la solution recyclée.
- Le dihydrogène est ensuite utilisé pour synthétiser l'ammoniac
c) Utilisation du gaz de synthèse avec récupération de CO et H2.
Le réformage est une source intéressante de CO matière première pour la fabrication d'acide acétique, d'acide formique, d'acide acrylique, de phosgène et des isocyanates.
Après élimination du dioxyde de carbone présent et séchage, le dihydrogène et le monooxyde de carbone sont séparés. Air Liquide utilise deux procédés cryogéniques :
- Par refroidissement dans des échangeurs et condensation de CO : CO a une pureté de 97-98 % et H2 contient de 2 à 5 % de CO.
- Par refroidissement par lavage au méthane liquide : CO a une pureté de 98-99 %, et H2 ne contient que quelques ppm de CO.
Par exemple, l'unité d'acide acétique de Rhône-Poulenc à Pardies (64) (14 800 m3/h de CO et 32 290 m3/h de H2) reprise par Acetex (Canada) en 1995 et celle de phosgène de la SNPE à Toulouse utilisent ces procédés.
d) Obtention de H2 de haute pureté
Des applications telles que l'électronique, l'agroalimentaire, la propulsion spatiale nécessitent du dihydrogène de très haute pureté. Celui-ci est purifié par adsorption des impuretés sur du charbon actif (procédé PSA). La pureté obtenue peut être supérieure à 99,9999 %.
II°)La pile a combustible
http://www.annso.freesurf.fr/reformeur.html
+Les applications de la pile a combustible.
III°)Moteur a combustion interne