l'hydrogène, carburant de demain ?

A l'heure où la plupart des constructeurs automobiles annoncent la mise sur le marché de véhicules électriques pour 2011, faut-il encore croire que l'hydrogène sera le carburant du XXI ème siècle, comme cela a été annoncé il y a quelques années ? On sait depuis longtemps récupérer de l'énergie à partir de ce gaz : le principe d'une pile combustible, qui produit de l'électricité et de la chaleur en recombinant de l'hydrogène gazeux et de l'oxygène de l'air avec pour seul "rejet" de l'eau, a été décrit dès 1806 par le chimiste britanique Humphry Davy, et le premier prototype remonte à 1839. Depuis la NASA a montré le potentiel de tels dispositifs lors des missions Gemini et Apollo. Pourtant, l'horizon d'une mise sur le marché d'une telle technologie ne cesse d'être repoussé...
Et pour cause : d'une part, si les piles à combustible sont toujours plus performantes aujourd'hui, c'est au détriment de leur coût. D'autre part, l'hydrogène n'existe pas à l'état naturel sur terre. Utiliser ce gaz comme carburant implique donc aussi de le produire, de le stocker, et de le distribuer à grande échelle, en toute sécurité et à bas prix. Pour chacune de ces étapes de la filière hydrogène, diverses solutions se dessinent. C'est notamment le cas pour l'un des éléments les plus coûteux de la filière -le catalyseur qui augmente la puissance et le rendement de la pile à combustible. Actuellement à base de métaux nobles tel le platine, il pourrait être remplacé d'ici quelques années par un catalyseur bon marché inspiré ... de micro-organismes. Parallèlement, un stockage de l'hydrogène sous forme solide, beaucoup moins dangeraux que les bonbonnes de gaz et plus compact, est aussi en cours de commercialisation. Nous examinerons ici l'intérêt potentiel de la filière hydrogène, comment produire ce gaz, comment le stocker et de quelle façon on pourrait réduire les coûts de mise en oeuvre, qui restent l'un des principaux freins à son développement.
Mais d'abord, pourquoi l'hydrogène ? Pour plusieurs raisons. Cee gaz a un très fort potentiel énergétique ; la molécule d'hydrogène gazeux, nommée dihydrogène, est constituée de deux atomess d'hydrogène liés entre eux<<<<<<<<; <c'est là que réside le secret : rompre cette liaison, par exemple par réaction avec l'oxygène de l'air(O2), conduit à une importante libération d'énergie qui peut être convertie en électricité avec une pile à combustible. De plus, cette réaction ne rejette que de l'eau. Lhydrogène ( par commodité, on utilisera ce terme à la place du dihydrogène) peut donc être envisagé comme une alternative non polluante aux énergies fossiles (pétrole, gaz naturel, charbon...)
Stocker les énergies renouvelables
Ensuite, il existe une matière première abondante à partir de laquelle on peut produire l'hydrogène : l'eau. Ainsi, la filière hydrogène pourrait reposer uniquement sur deux réactionss chimiques qui ne rejettent pas de gaz à effet de serre. L'hydrogène peut en effet être produit par électrolyse de l'eau via une réaction où de l'énergie électrique assure la transformation de l'eau en hydrogène et oxygène gazeux. Et à l'inverse, de l(hydrogène et de l'oxygène gazeuxpeuvent être combinés pour produire de l'eau en libérant chaleur et électricité. Le bilan de matière de ces deux réactions est donc nul. L'hydrogène a seulement été utilisé de manière temporaire pour stocker de l'énergie, et l'eau utilisée pour le produire a été générée au cours du processus.
L'hydrogène peut ainsi être envisagé comme le moyen durable de stocker l'énergie électrique, offrant la possibilité de la restituer à la demande avec un assez bon redement global. Ce principe apparaît particulièrement adapté pour le stockage des énergies renouvelables. Les sources d'énergie éolienne et solaire, par exemple, sont réparties de façon inégale et représentent un caractère intermittent peu prévisible, lié à leur dépendance aux conditions météorologiques. Le stockage des surplus d'énergie sous forme d'hydrogène permettrait un lissage de l'approvisionnement et une distribution régulière de l'énergie. Ainsi, sur l'île d'Utiza, à 1_ kilomètres des côtes de la Norvège, on alimente les habitations avec de l'électricité produite à partir d'éoliennes. Mais l'excédent d'électricité est utilisé pour électrolyser de l'eau et produire de l'hydrogène, lequel sera stocké sur place. Ce gaz est ensuite combiné à de l'oxygène de l'air dans une pile à combustible lorsque le vent faiblit, et est ainsi reconverti en énergie électrique. une dizaine d'habitations sont ainsi alimentées uniquement par de l'énergie renouvelable ! Des projets similaires sont mis en place en Corse et sur l'île de la Réunion pour évaluer l'intérêt d'alimenter en électricité des sites isolés au moyen d'énergie solaire photovoltaïque.
Il s'agit donc de construire en grandes quantité et à un coût raisonnable des dispositifs fiables de production et d'utilisation de l'hydrogène. C'est encore loin d'être le cas : si plusieurs technologies performantes existent, aucune ne concilie à la fois coût, compacité et durabilité. C'est tout l'enjeu des recherches sur l'hydrogène aujourd'hui