1. Méthodes de production:
* Reformage du méthane à vapeur (SMR): La méthode la plus courante, le SMR implique la réaction du gaz naturel (méthane) avec de la vapeur à des températures élevées (700-1000 ° C) et des pressions (20-30 bar) en présence d'un catalyseur de nickel. Cela produit un mélange d'hydrogène, de monoxyde de carbone et de dioxyde de carbone. Le CO est ensuite converti en CO2 à travers la réaction de décalage du gaz d'eau, et le CO2 restant est éliminé pour obtenir de l'hydrogène pur.
* oxydation partielle (POX): Cette méthode utilise l'oxygène pour oxyder partiellement les hydrocarbures, la production d'hydrogène, de monoxyde de carbone et de dioxyde de carbone. Il fonctionne à des températures et des pressions plus élevées que SMR.
* Réforme autotherme (ATR): Une combinaison de SMR et de POX, ATR utilise à la fois la vapeur et l'oxygène pour l'oxydation des hydrocarbures, atteignant des rendements à l'hydrogène plus élevés et des émissions de CO plus faibles.
* Electrolyse: L'électrolyse utilise l'électricité pour diviser les molécules d'eau en hydrogène et en oxygène. Cette méthode gagne en popularité en raison de son potentiel de production de hydrogène renouvelable à l'aide d'énergie solaire ou éolienne.
* Gasification: La gazéification convertit la biomasse, le charbon ou d'autres matériaux carbonés en un mélange de gaz combustible (SYGAS) contenant de l'hydrogène, du CO et d'autres composants. Cette méthode offre une voie de production d'hydrogène à partir de ressources renouvelables.
2. Purification:
* Adsorption de swing de pression (PSA): Cette méthode utilise des adsorbants sélectifs pour éliminer les impuretés comme le CO2, le N2 et les hydrocarbures de l'hydrogène. Le processus implique de pressuriser le mélange de gaz, permettant à l'adsorbant de capturer des impuretés, puis de dépressurer pour libérer l'hydrogène pur.
* Séparation de la membrane: Cette méthode utilise des membranes semi-perméables pour séparer l'hydrogène des autres gaz. Les membranes permettent à l'hydrogène de passer tout en conservant les impuretés.
* Séparation cryogénique: Ce processus consiste à refroidir le mélange d'hydrogène à des températures très basses, ce qui fait que les impuretés se liquéfient et soient éliminées.
* Absorption chimique: Certains produits chimiques, comme les amines, peuvent absorber le CO2 et d'autres impuretés de l'hydrogène.
3. Stockage et distribution:
* Stockage à haute pression: L'hydrogène comprimé peut être stocké dans des réservoirs à haute pression (jusqu'à 700 bar).
* stockage d'hydrogène liquide: L'hydrogène peut être liquéfié à -253 ° C pour le stockage et le transport.
* Hydrures métalliques: Certains métaux peuvent absorber l'hydrogène, formant un hydrure de métal solide. Cela permet un stockage sûr et compact.
* pipelines: L'hydrogène peut être transporté par des pipelines, similaire au gaz naturel.
4. Applications:
* Piles à combustible: L'hydrogène est utilisé comme carburant dans les piles à combustible, produisant de l'électricité avec de l'eau comme seul sous-produit.
* Processus industriels: L'hydrogène est utilisé dans divers processus industriels, notamment la synthèse d'ammoniac, la production de méthanol et le raffinage du pétrole.
* Transport: L'hydrogène est utilisé comme carburant pour les véhicules, fournissant une alternative à émission zéro aux combustibles fossiles.
Le processus spécifique de production et de purification d'hydrogène dépend de divers facteurs, tels que la matière première, la pureté souhaitée et le coût. La recherche est en cours pour améliorer l'efficacité, réduire les coûts et développer des méthodes de production d'hydrogène renouvelable.
