Bien que l'hydrogène soit le poids léger des éléments chimiques, il a du punch lorsqu'il s'agit de son rôle dans la vie et de son potentiel en tant que solution à certains des défis du monde. Alors que nous célébrons le 150e anniversaire du tableau périodique, il semble raisonnable de tirer notre chapeau à cela, le premier élément sur la table.

L'hydrogène est l'élément le plus abondant dans l'univers, mais pas sur Terre en raison de sa légèreté, ce qui permet au gaz de flotter dans l'espace. L'hydrogène est essentiel à notre vie - il alimente le soleil, qui convertit des centaines de millions de tonnes d'hydrogène en hélium chaque seconde. Et deux atomes d'hydrogène sont attachés à un atome d'oxygène pour produire de l'eau. Ces deux choses rendent notre planète habitable.

Non seulement l'hydrogène permet au soleil de réchauffer la Terre et d'aider à créer l'eau qui soutient la vie, mais cet élément le plus simple de tous peut également fournir la clé pour trouver une source de carburant propre pour alimenter la planète.

Le yin et le yang de l'hydrogène comme source d'énergie

Comme beaucoup d'autres éléments chimiques, bien que l'hydrogène soit d'une immense valeur pour nous, il a aussi un côté plus sombre. Plus léger que l'air, ça fait flotter les choses, c'est pourquoi il a été utilisé dans les premiers dirigeables. Mais l'hydrogène est hautement explosif, et en 1937, le dirigeable allemand Hindenburg a explosé lors de sa tentative d'accostage avec son mât d'amarrage après un voyage transatlantique, tuant 36 personnes.

cousins ​​de l'hydrogène, deutérium et tritium, appelé hydrogène lourd, ont été utilisés pour fabriquer des bombes à hydrogène. Ici, les atomes d'hydrogène lourds fusionnent dans un processus appelé fusion nucléaire pour produire de l'hélium, un peu comme la réaction qui a lieu au soleil. La quantité d'énergie produite par ce processus est supérieure à tout autre processus connu - la zone au centre de l'explosion est essentiellement vaporisée, générant des ondes de choc qui détruisent tout sur leur passage. La lumière blanche brillante produite peut aveugler des personnes à plusieurs kilomètres de distance. Il produit également des produits radioactifs qui sont transportés dans l'air et provoquent une contamination généralisée de l'environnement.

Apprivoiser la bête, cependant, pourrait être la solution aux problèmes énergétiques de demain. Lorsqu'il est brûlé de manière contrôlée, l'hydrogène offre le carburant le plus propre, ne produisant que de l'eau comme déchet. C'est rafraîchissant par rapport à un moteur à essence qui produit du dioxyde de carbone induisant le changement climatique et une gamme d'autres gaz nocifs. Lorsqu'il est stocké sous haute pression et à très basse température de -400 degrés Fahrenheit, l'hydrogène existe sous forme liquide, et sa combustion avec de l'oxygène est utilisée pour propulser des fusées dans l'espace.

Cependant, une voiture avec un réservoir de carburant de fusée à hydrogène hautement explosif ne semble pas être une valeur sûre. Il existe actuellement de nombreuses recherches axées sur la résolution du problème de stockage. Un grand nombre de scientifiques tentent de développer des composés chimiques qui retiennent et libèrent de l'hydrogène en toute sécurité. C'est en fait un problème difficile à résoudre et c'est quelque chose qui prendra du temps et beaucoup de grands esprits à résoudre.

La puissance de l'hydrogène

Les atomes d'hydrogène donnent également aux choses comme le jus de citron et le vinaigre leur goût acidulé distinctif. Atomes d'hydrogène chargés positivement, appelés protons, ayant été dépouillé de leur seul électron, flottent dans ces solutions et sont le composant clé des acides. La chimie de ces protons est également responsable du pilotage de la photosynthèse, le processus par lequel les plantes transforment l'énergie lumineuse en énergie chimique, et alimentant de nombreux processus dans le corps humain.

Les protons sont également le composant clé des piles à combustible. Plutôt que de brûler l'hydrogène, les piles à combustible la convertissent en électricité et sont considérées comme la voie de l'avenir. Pour ce faire, ils divisent l'hydrogène gazeux en protons et électrons d'un côté de la pile à combustible. Les protons chargés positivement se déplacent de l'autre côté de la cellule, laissant derrière eux les électrons chargés négativement. Cela crée un flux d'électricité entre les côtés de la cellule lorsqu'elle est connectée à un circuit externe. Ce courant peut alimenter un moteur électrique placé dans ce circuit. Des trains à hydrogène sont déjà en service en Allemagne, et plusieurs constructeurs automobiles internationaux développent des voitures à pile à combustible. De nouveau, le seul sous-produit du processus est l'eau.

À l'avenir, Je pense que nous verrons une utilisation croissante de l'hydrogène comme carburant. Pour qu'il soit utile, il y a deux défis majeurs. Un gros problème est le problème de stockage. Les ingénieurs doivent trouver comment stocker l'hydrogène en toute sécurité et commencer à construire des endroits où les gens peuvent faire le plein. Avec les progrès rapides de la chimie et de l'ingénierie, des stations à hydrogène pourraient bientôt apparaître, devenant aussi banal que les stations-service d'essence le sont aujourd'hui. Ce type d'infrastructure va être essentiel. Vous ne voulez pas manquer de carburant lors d'un voyage parce que, contrairement à une voiture à essence, vous ne pouvez pas appeler un ami pour vous apporter une cartouche d'hydrogène.

L'autre défi est d'obtenir l'hydrogène lui-même. Il y a très peu d'hydrogène gazeux d'origine naturelle à notre disposition parce qu'il flotte dans l'atmosphère. Au lieu, il doit être fabriqué à partir d'une autre source et capturé.

À l'heure actuelle, la majorité de l'hydrogène mondial est produite soit à partir de bois, soit à partir de combustibles fossiles, comme le gaz naturel et le pétrole. Cela va à l'encontre de l'objectif d'être une source d'énergie propre. La plus grande source d'hydrogène est la plus sûre, liquide le plus facilement disponible sur Terre :l'eau. Si nous, les chimistes, pouvons trouver des moyens de décomposer les molécules d'eau pour en retirer les atomes d'hydrogène, ce serait un grand pas en avant.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.