Qu’est-ce qu’une unité de production d’hydrogène ?
Une unité de production d’hydrogène est un dispositif capable de produire de l’hydrogène.
L’hydrogène est un élément abondant sur terre et un gaz léger, incolore ainsi qu’inodore. Il est souvent produit à partir de l’eau et attire l’attention en tant que source d’énergie respectueuse de l’environnement. Son unité de production est une technologie mise au point pour le produire efficacement.
Il existe deux méthodes de production principales : la première est le reformage à la vapeur du gaz de pétrole liquéfié ou d’un gaz similaire. Les combustibles fossiles tels que le lignite et les hydrocarbures (le méthane, par exemple) peuvent également être utilisés comme matières premières. Toutefois, le gaz de pétrole liquéfié est utilisé comme matière première en ce qui concerne l’unité de production d’hydrogène dans la pratique.
La seconde est l’électrolyse de l’eau, qui est produite par l’électrolyse d’eau alcaline. De l’hydroxyde de potassium et de sodium sont généralement ajoutés pour rendre l’eau alcaline.
Utilisations des unités de production d’hydrogène
L’hydrogène produit par les unités de production d’hydrogène est utilisé dans diverses situations. Les principales sont les suivantes :
1. Piles à combustible
Les piles à combustible produisent de l’électricité par une réaction chimique entre l’hydrogène et l’oxygène. Elles sont utilisées dans un large éventail de domaines, y compris la production d’électricité pour les voitures et les ménages. Les systèmes de cogénération domestique tels que l’ENEFARM utilisent l’hydrogène comme combustible et l’électricité est produite par la pile à combustible.
L’hydrogène est produit à partir du gaz de ville par reformage à la vapeur dans l’équipement.
2. Applications industrielles
L’hydrogène est utilisé comme matière première et agent réducteur dans les industries chimique et sidérurgique. On s’en sert en tant qu’agent réducteur dans la production de verre et le traitement des métaux. L’unité de production d’hydrogène est donc également utilisé dans celles-ci.
3. Combustible pour fusées
L’hydrogène est également utilisé comme carburant de fusée sous forme liquide.
Principe des unités de production d’hydrogène
1. Processus de reformage à la vapeur
L’eau et les hydrocarbures réagissent en pulvérisant de la vapeur d’eau à haute température sur les hydrocarbures, ce qui produit de l’hydrogène en tant que gaz après la réaction. Le carbone des hydrocarbures se combine à l’oxygène de l’eau pour former du monoxyde de carbone, de sorte que l’hydrogène moléculaire est séparé à la fois des hydrocarbures et de l’eau.
2. Méthode de l’électrolyse
Une réaction d’électrolyse est déclenchée en plaçant deux électrodes dans un liquide alcalin et en appliquant une tension aux deux électrodes. L’hydrogène est alors produit par la cathode et l’oxygène par l’anode.
L’eau pure ne contient pas d’ions, ce qui rend très difficile le passage d’un courant électrique, c’est pourquoi on y ajoute l’électrolyte hydroxyde de sodium. Grâce à l’hydroxyde de sodium, l’eau est simplement électrolysée avec l’hydrogène de la cathode et l’oxygène de l’anode. De ce fait, l’électrolyse peut se poursuivre sans hydroxyde de sodium supplémentaire.
Types d’unités de production d’hydrogène
Il existe plusieurs types d’unités de production d’hydrogène. Ils sont utilisés différemment en fonction de leurs caractéristiques et applications respectives.
1. Unités de reformage à la vapeur
Cette méthode utilise le gaz naturel ou le pétrole pour réagir avec ces combustibles fossiles et la vapeur d’eau afin d’extraire l’hydrogène. Actuellement, la majorité de l’hydrogène est produite par le biais de cette méthode. Elle présente l’avantage d’être efficace et de produire de grandes quantités d’hydrogène. Elle a toutefois un impact sur l’environnement car elle utilise des combustibles fossiles.
2. Unités d’électrolyse
Celles-ci utilisent le principe de l’électrolyse pour produire de l’hydrogène en divisant l’eau avec de l’électricité. Ce dispositif est considéré comme ayant un faible impact sur l’environnement car il peut utiliser de l’électricité provenant de sources d’énergie renouvelables respectueuses de l’environnement (par exemple, l’énergie solaire et éolienne). Toutefois, des problèmes se posent en termes d’efficacité et d’échelle, c’est pourquoi des améliorations sont nécessaires.
Autres informations sur les unités de production d’hydrogène
1. Unité de production d’hydrogène à partir de sources d’énergie renouvelables
L’utilisation de l’énergie hydrogène est introduite au niveau national et international, principalement dans le secteur de l’énergie, en tant qu’initiative vers la future décarbonisation. Son utilisation devrait donc s’étendre à l’avenir.
Dans le cadre des futures mesures énergétiques, il est prévu que l’électricité provenant de sources d’énergie renouvelables (par exemple, l’énergie solaire, éolienne et géothermique) soit utilisée pour extraire de l’hydrogène pur. Des technologies permettant de produire de l’hydrogène par électrolyse de l’eau alcaline en utilisant la lumière du soleil, par exemple, ont déjà été mises au point. Celles-ci sont orientées vers le développement de piles à combustible pour les véhicules à hydrogène, etc.
2. Unité de production d’hydrogène utilisé dans les raffineries
L’hydrogène est un élément essentiel du raffinage du pétrole dans les raffineries actuelles. Dans ce processus appelé “désulfuration”, l’hydrogène est utilisé pour éliminer la teneur en soufre des matières premières et des produits.
Il est également utile dans les unités d’hydrocraquage, qui utilisent l’hydrogène gazeux dans des réactions catalytiques pour produire du pétrole de haute qualité et d’autres produits. L’hydrogène est utilisé en grandes quantités, notamment dans le processus de raffinage du pétrole lourd. L’hydrogène produit en tant que sous-produit de divers processus industriels (hydrogène dérivé) n’étant pas suffisant à lui seul, les raffineries de pétrole sont souvent équipées d’unités de production d’hydrogène.
Il existe deux méthodes de production d’hydrogène à partir d’hydrocarbures : en premier, le reformage à la vapeur, dans lequel une réaction thermochimique se produit à partir de la vapeur sur un catalyseur. En second, l’oxydation partielle, dans laquelle la réaction se produit sans catalyseur.