L'hydrogène est-il dangereux?

L'explosion d'Hindenburg le 6 mai 1937 à Lakehurst, New Jersey. AFP / Getty Images

Lorsque le dirigeable Hindenburg s'est approché de son quai à Lakehurst, New Jersey, le 6 mai 1937, le dirigeable qui maintenait les ponts des passagers en l'air était rempli d'hydrogène. Cet élément, le plus simple - et le plus abondant - de l'univers, a un proton avec un seul électron tournant autour de lui. L'hydrogène pèse également le moindre de tous les éléments atomiquement. Il peut être très puissant, créant de grandes quantités d'énergie lorsque de l'oxygène et une source d'inflammation sont introduits. Lorsque l'Hindenburg a explosé, le monde a été témoin de la puissance de l'hydrogène.

Alors que le Hindenburg accostait ce soir de mai, la peau externe du dirigeable a été exposée à une étincelle statique. En quelques secondes, des flammes ont déchiré le dirigeable, le réduisant à une boule de flammes et de métal tordu. Trente-six personnes ont perdu la vie dans la catastrophe [source: Archives nationales]. Et aussi vite que l'Hindenburg a brûlé, l'opinion publique sur l'hydrogène a également fait de même. Pendant de nombreuses décennies après la catastrophe, l'hydrogène a été considéré avec scepticisme et même inquiétude. Un «facteur de peur de l'hydrogène» s'est développé concernant l'élément [source: Edwards].

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Aujourd'hui, alors que les inquiétudes grandissent quant à une possible diminution de l'offre mondiale de pétrole - et à l'augmentation des émissions de polluants provenant de ce pétrole - les chercheurs en énergie reconsidèrent l'hydrogène comme source de carburant. Il est certainement très prometteur: l'hydrogène émet peu ou pas de gaz à effet de serre (GES). Ses principaux sous-produits sont la vapeur d'eau et la chaleur. L'hydrogène a le plus haut rendement énergétique en poids de tous les combustibles [source: CECA]. Et c'est abondant; l'hydrogène peut être produit par un certain nombre de sources, du gaz naturel à l'eau elle-même.

Mais la question demeure: l'hydrogène est-il une source d'énergie sûre pour nos voitures? Comment l'hydrogène peut-il même être utilisé comme carburant? Il y a une introduction rapide à la page suivante.

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Une technique d'extraction de l'hydrogène de l'eau, mise au point à l'Université de New South Wales en Australie, a été démontrée en 2005. La méthode utilise l'énergie solaire pour alimenter la réaction. Ian Waldie / Getty Images

-L'hydrogène n'est pas réellement une source d'énergie - c'est une vecteur d'énergie [source: CECA]. L'hydrogène transporte l'énergie créée lors de sa production. C'est similaire à l'électricité: nous ne pouvons pas brûler de l'électricité (qui est un vecteur d'énergie), mais l'électricité peut être produite en brûlant des sources d'énergie comme le gaz naturel ou le pétrole. Ensuite, l'électricité transporte cette énergie vers d'autres endroits, comme les prises de votre maison.

Cela signifie que le vecteur d'énergie doit recevoir l'énergie nécessaire pour le transporter, en gros. Nous devons donc créer de l'énergie pour fabriquer de l'hydrogène. C'est beaucoup plus facile que la méthode conventionnelle pour obtenir notre principale source de carburant, le pétrole. Obtenir du pétrole nécessite de forer dans les réserves, de le pomper hors du sol, de le raffiner et de l'envoyer à la station-service. En utilisant l'hydrogène comme source de carburant, nous pouvons essentiellement produire notre propre carburant et éliminer toutes ces étapes - et peut-être le conflit géopolitique causé par le pétrole..

L'hydrogène est créé par un processus connu sous le nom de réformer. Certes, nous pouvons générer de l'hydrogène comme moyen de transfert d'énergie en brûlant du gaz naturel ou une autre source de carburant à base de carbone. En fait, le reformage du méthane (séparation de l'hydrogène des hydrocarbures en brûlant du gaz naturel) est actuellement la méthode la plus viable de production d'hydrogène carburant. Mais grâce à cette méthode, nous sommes de retour à la case départ, en ce qui concerne les émissions de gaz à effet de serre (GES). Bien que le processus de transfert d'énergie à partir de l'hydrogène soit propre, le processus de création d'hydrogène brûlera toujours des combustibles fossiles et émettra des GES..

Tout comme il existe des moyens plus propres de produire de l'électricité (comme l'énergie hydroélectrique), l'hydrogène peut également être créé proprement par l'énergie éolienne ou solaire - même par le biais de microbes qui mangent des algues et produisent de l'hydrogène comme déchet [source: NREL]. Les chercheurs évaluent ces méthodes comme des moyens fiables de produire de l'hydrogène sans brûler de combustibles fossiles. Et d'autres cherchent la meilleure façon d'utiliser cet hydrogène produit pour alimenter votre voiture.

-Les ingénieurs automobiles ont conçu hydrogène réservoirs de carburant. Ces piles à combustible créent de l'électricité pour alimenter votre voiture conversion électrochimique. L'élément chimique pur hydrogène est divisé en son proton et son électron, un processus qui génère de l'électricité. Lorsqu'il se mélange à l'oxygène, le sous-produit du processus est l'eau. Puisqu'une pile à combustible ne peut pas produire suffisamment d'électricité seule pour alimenter une voiture, les cellules doivent être assemblées pour créer piles à combustible [source: Fuel Economy.gov]. Une fois que vous avez assemblé quelques piles, votre voiture peut zoomer.

Un gros problème demeure cependant: le stockage de l'hydrogène à bord de votre véhicule. Certaines méthodes sont déjà utilisées. L'hydrogène peut être stocké sous la forme d'un gaz hautement pressurisé ou d'un liquide extrêmement froid, comme l'hydrogène cryogénique. Cela fonctionne pour stocker l'hydrogène dans les pompes à carburant, mais ce n'est pas pratique pour transporter du carburant dans votre voiture. L'hydrogène liquide cryogénique nécessiterait un système embarqué supplémentaire pour maintenir le carburant froid. Cela ajouterait du poids, ce qui affecte l'efficacité énergétique du véhicule.

Les chercheurs étudient toujours les moyens optimaux de stocker et d'exploiter l'hydrogène comme source de carburant. Une partie de cette recherche consiste à dissiper les craintes du public concernant l'hydrogène. La science peut peut-être résoudre le casse-tête de l'hydrogène, mais si les conducteurs s'imaginent toujours être brûlés vifs par une boule de flamme blanche après une cintreuse d'ailes, alors qui achèterait de toute façon une voiture à hydrogène? Peut-être que la page suivante apaisera vos inquiétudes.

Le moteur d'une voiture électrique à pile à hydrogène Ford. La voiture était exposée lors de la conférence nationale 2005 de la National Hydrogen Association. Joe Raedle / Getty Images

Dans de nombreux cas, l'hydrogène est plus sûr que le carburant que nous utilisons actuellement pour alimenter nos voitures. Les carburants à base de carbone ont tendance à se répandre sous forme de liquides (comme vous le savez bien si vous avez déjà renversé de l'essence sur vous-même à la pompe). Lorsqu'il brûle, le combustible conventionnel produit des cendres chaudes, créant une chaleur radiante. Ce n'est pas le cas de l'hydrogène. Dans sa forme pure, l'hydrogène ne brûle pas de carbone et ne produit pas de cendres chaudes et très peu de chaleur radiante [source: RMI]. De plus, lorsque l'hydrogène fuit, il monte rapidement dans l'atmosphère, donc il a moins de temps pour brûler [source: Princeton].

Alors qu'en est-il du Hindenburg? Les partisans et les opposants du carburant à hydrogène se sont accrochés au dirigeable infortuné dans leur débat. Alors que les opposants le considèrent comme un récit édifiant, les partisans le considèrent comme une exonération de l'hydrogène.

Bien que l'hydrogène à bord du Hindenburg ait certainement brûlé avec une force incroyable, ce n'est pas l'hydrogène qui a créé la catastrophe - c'était de la poudre d'aluminium. Pour refléter la lumière du soleil, la peau de Hindenburg était recouverte de cette poudre, une forme équivalente au carburant de fusée [source: RMI]. Et le tissu de coton qui composait la peau du dirigeable était imperméabilisé avec de l'acétate hautement inflammable [source: ABC]. Les partisans de l'hydrogène soulignent également que les flammes de la catastrophe de Hindenburg ont brûlé vers le haut plutôt que vers le haut parce que l'élément est si léger. Cela a laissé les passagers dans le transporteur sous relativement peu importunés par les flammes. Trente-cinq des 36 décès de Hindenburg étaient le résultat de passagers sautant du dirigeable; tous ceux qui sont restés à bord ont survécu [source: RMI].

Le défi présenté par le stockage de l'hydrogène est de trouver des moyens de créer des réservoirs de stockage qui ne s'avéreront pas être un récit édifiant contre l'hydrogène pour les générations futures. En d'autres termes, qu'est-ce qui ferait le meilleur réservoir de stockage pour empêcher l'hydrogène d'exploser dans un accident de voiture?

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Les réservoirs en acier sont une possibilité. Ils sont suffisamment puissants pour servir de vecteurs fiables d'hydrogène gazeux dans les automobiles. Si un accident se produit, un réservoir en acier pourra probablement résister à un impact sans subir de crevaison ou de rupture. Un problème avec l'acier, cependant, est que l'hydrogène est si léger et donc moins dense que l'essence. Tout réservoir contenant de l'hydrogène sous pression devrait être beaucoup plus grand que le réservoir d'essence conventionnel de votre voiture. Un réservoir en acier serait assez lourd et réduirait l'efficacité énergétique.

Les matériaux composites semblent être encore plus prometteurs que l'acier. Les réservoirs en polyéthylène sont légers, peuvent être formés pour s'adapter à une voiture et sont conçus pour poudre -- absorber l'énergie d'un impact, réduire le réservoir en poussière et libérer apparemment l'hydrogène en toute sécurité dans l'atmosphère [source: Princeton].

L'hydrogène peut finalement être stocké dans des matériaux qui peuvent contenir l'élément et le libérer en cas de besoin. Certains types de métaux, comme hydrure métallique, peuvent piéger les molécules d'hydrogène dans leur structure de composition. Ici, l'hydrogène est stocké en toute sécurité et libéré lorsque le métal est chauffé. Ce qui rend cette technologie encore plus intéressante, c'est que la chaleur nécessaire à la libération des molécules d'hydrogène de leurs réservoirs métalliques pourrait provenir de la chaleur résiduelle produite par une pile à hydrogène [source: DOE].

Il ne semble pas que le «facteur de peur de l'hydrogène» fasse beaucoup pour dissuader la poursuite des recherches sur sa viabilité en tant que source de carburant. Et si le monde manque vraiment de pétrole, nous devrons peut-être mettre de côté ces craintes une fois pour toutes.

Pour plus d'informations sur l'hydrogène et d'autres sujets connexes, visitez la page suivante.

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Plus de liens intéressants

• Page d'accueil du DOE sur l'efficacité énergétique et les énergies renouvelables (EERE)
• Institut des montagnes Rocheuses
• Diffusion radio en cas de catastrophe d'Hindenburg aux Archives nationales

Sources

• Edwards, Peter P. "Notre peur des stations-service à hydrogène." Les temps. 21 avril 2008. http://www.timesonline.co.uk/tol/comment/letters/article3784369.ece
• Kruszelnicki, Karl S. «Hindenburg et hydrogène». Australian Broadcasting Company. 2004. http://www.abc.net.au/science/k2/moments/s1052864.htm
• Murphy, Christian. "Différencier les sources d'énergie et les vecteurs." Consumer Energy Council of America. 30 juillet 2003. http://www.cecarf.org/Programs/Fuels/SourcesCarriers.html
• «Véhicules à pile à combustible». Commission de l'énergie de Californie. http://www.consumerenergycenter.org/transportation/fuelcell/index.html
• "Stockage de carburant." Université Princton. http://www.princeton.edu/~chm333/2002/spring/FuelCells/H_storage.shtml
• "Comment ils fonctionnent: les piles à combustible PEM." Économie de carburant.gov. http://www.fueleconomy.gov/feg/fcv_PEM.shtml
• "Faits sur l'hydrogène." Consumer Energy Council of America. 2003. http://www.cecarf.org/Programs/Fuels/Fuelfacts/HydrogenFacts.html
• "Production et livraison d'hydrogène." Laboratoire national des énergies renouvelables. 1er juin 2007. http://www.nrel.gov/hydrogen/proj_production_delivery.html
• "L'hydrogène est-il dangereux?" Institut des montagnes Rocheuses. http://www.rmi.org/sitepages/pid205.php
• «Hydrures métalliques». Département américain de l'énergie. 6 novembre 2006. http://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/storage/metal_hydrides.html
• "Scènes de l'enfer: Herb Morrison - catastrophe de Hindenburg, 1937." Archives nationales. http://www.archives.gov/exhibits/eyewitness/html.php?section=5