Électrolyse à haute températureL'électrolyse à haute température (HTE, de l'anglais High-temperature electrolysis), ou électrolyse en phase vapeur, est une méthode étudiée pour la production d'hydrogène à partir de l'eau avec l'oxygène comme produit secondaire.
Production d'hydrogèneLa production d'hydrogène, ou plus exactement de dihydrogène, est en grande majorité réalisée par extraction chimique depuis des combustibles fossiles, principalement du méthane, du charbon et de coupes pétrolières. La production de dihydrogène par cette voie présente l'avantage d'un coût compétitif, mais l'inconvénient d'être à l'origine d'émissions de non biogénique, qui dépassent généralement dix kilogrammes de par kilogramme d'hydrogène produit.
Cycle soufre-iodeLe cycle iode-soufre (cycle IS ou S-I en anglais) est une série de processus thermochimiques utilisée pour la production d'hydrogène. Il consiste en trois réactions chimiques dont le réactif net est l'eau et dont les produits nets sont de l'hydrogène et de l'oxygène. I2 + SO2 + 2 H2O → 2 HI + H2SO4 () (Réaction 1) 2 H2SO4 → 2 SO2 + 2 H2O + O2 () (Réaction 2) 2 HI → I2 + H2 () (Réaction 3) Le soufre et l'iode sont récupérés et réutilisés, ce qui fait que le procédé global peut être considéré comme un cycle.
Photosynthèse artificielleLa photosynthèse artificielle est un procédé chimique qui imite la photosynthèse naturelle des plantes afin de transformer l'énergie solaire en énergie chimique. Photosynthèse La photosynthèse existe chez les végétaux chlorophylliens et chez certaines bactéries (cyanophycées). Elle consiste en une suite de réactions biochimiques provoquées par la lumière, le type d'énergie faisant réagir des molécules minérales simples (CO2, H2O...). Ces réactions entraînent la production de molécules organiques glucidiques de masse molaire relativement faible.
Électrolyse de l'eauL'électrolyse de l'eau est un procédé électrolytique qui décompose l'eau (HO) en dioxygène et dihydrogène gazeux grâce à un courant électrique. La cellule électrolytique est constituée de deux électrodes immergées dans un électrolyte (ici l'eau elle-même) et connectées aux pôles opposés de la source de courant continu. vignette|Schéma du voltamètre d'Hoffmann utilisé pour l'électrolyse de l'eau. vignette|Schéma fonctionnel de l’électrolyse.
Cellule photoélectrochimiqueUne cellule photoélectrochimique utilise la lumière et des réactions chimiques pour produire de l'électricité. C'est un composant électronique qui, exposé à la lumière (photon), décompose l'eau en oxygène et hydrogène. On peut ensuite utiliser cet hydrogène dans des piles à combustible ou des moteurs à hydrogène. Une telle cellule photoélectrochimique est formée d'une électrode photosensible immergée dans un électrolyte ou dans de l'eau.
Thermochemical cycleThermochemical cycles combine solely heat sources (thermo) with chemical reactions to split water into its hydrogen and oxygen components. The term cycle is used because aside of water, hydrogen and oxygen, the chemical compounds used in these processes are continuously recycled. If work is partially used as an input, the resulting thermochemical cycle is defined as a hybrid one. This concept was first postulated by Funk and Reinstrom (1966) as a maximally efficient way to produce fuels (e.g.
Cycle ZnO/ZnLe cycle ZnO/Zn, parfois également écrit cycle Zn/ZnO, est un procédé thermochimique de production d'hydrogène par craquage de l'eau faisant intervenir l'oxyde de zinc ZnO et le zinc élémentaire Zn qui sépare l'oxygène et l'hydrogène de l'eau de manière séquentielle à travers deux systèmes rédox : 2 ZnO ⟶ 2 Zn + ↑ ; Zn + ⟶ ZnO + ↑. La première des deux réactions est une thermolyse endothermique à une température de dans une tour solaire ou un héliostat concentrant la lumière du soleil ; la seconde réaction est une hydrolyse exothermique à une température d'environ dans un réacteur à catalyse hétérogène.
BiohydrogenBiohydrogen is H2 that is produced biologically. Interest is high in this technology because H2 is a clean fuel and can be readily produced from certain kinds of biomass, including biological waste. Furthermore some photosynthetic microorganisms are capable to produce H2 directly from water splitting using light as energy source. Besides the promising possibilities of biological hydrogen production, many challenges characterize this technology. First challenges include those intrinsic to H2, such as storage and transportation of an explosive noncondensible gas.
Centrale solaire thermodynamiqueUne centrale solaire thermodynamique (ou centrale solaire thermique à concentration ou encore héliothermodynamique), en anglais CSP (pour concentrated solar power) est un site industriel qui concentre les rayons du Soleil à l'aide de miroirs afin de chauffer un fluide caloporteur, lequel sert en général à produire de l'électricité. Ce type de centrale permet, en stockant ce fluide dans un réservoir, de prolonger le fonctionnement de la centrale plusieurs heures au-delà du coucher du Soleil.
Copper–chlorine cycleThe copper–chlorine cycle (Cu–Cl cycle) is a four-step thermochemical cycle for the production of hydrogen. The Cu–Cl cycle is a hybrid process that employs both thermochemical and electrolysis steps. It has a maximum temperature requirement of about 530 degrees Celsius. The Cu–Cl cycle involves four chemical reactions for water splitting, whose net reaction decomposes water into hydrogen and oxygen. All other chemicals are recycled.
Hybrid sulfur cycleThe hybrid sulfur cycle (HyS) is a two-step water-splitting process intended to be used for hydrogen production. Based on sulfur oxidation and reduction, it is classified as a hybrid thermochemical cycle because it uses an electrochemical (instead of a thermochemical) reaction for one of the two steps. The remaining thermochemical step is shared with the sulfur-iodine cycle. The Hybrid sulphur cycle (HyS)was initially proposed and developed by Westinghouse Electric Corp. in the 1970s, so it is also known as the "Westinghouse" cycle.
Cycle Fe3O4/FeOvignette|Schéma simplifié du cycle de l'oxyde de fer Le cycle /FeO est un procédé thermochimique de production d'hydrogène par craquage de l'eau faisant intervenir l'oxyde de fer(II,III) et l'oxyde de fer(II) FeO qui sépare l'oxygène et l'hydrogène de l'eau de manière séquentielle à travers deux systèmes rédox, dont les équations générales s'écrivent : 2 MO· ⟶ 2 MO + 4 FeO + ↑ ; MO + 2 FeO + ⟶ MO· + ↑. où M peut être n'importe quel métal, souvent Fe lui-même, Co, Ni, Mn, Zn ou des alliages des précédents.
Hydrogène vertvignette|upright=1.5|Schéma de production et de consommation d'hydrogène vert (l'éolienne représente la production d'électricité décarbonée). L'hydrogène vert est le dihydrogène produit : au sens large (on parle alors aussi d'hydrogène propre), de manière décarbonée, sans libération significative de gaz à effet de serre (dans ce sens il inclut l'hydrogène jaune, rouge, bleu, turquoise, orange ou blanc) ; au sens restreint, par électrolyse de l'eau, à partir d'une source d'énergie renouvelable, ou d'une source bas carbone (énergie renouvelable ou nucléaire), selon les définitions.
Économie hydrogèneLéconomie hydrogène ou économie de l'hydrogène est le modèle économique dans lequel le dihydrogène (de formule chimique ) servirait de vecteur d'énergie commun pour mutualiser les différents types de production d’énergie et pallier le problème de l’intermittence des énergies renouvelables. Ce principe est envisagé pour la première fois par Jules Verne en 1874, puis de façon plus détaillée par John Burdon Sanderson Haldane en 1923, et l'Allemagne nazie l'utilise pour produire des combustibles synthétiques à partir du charbon.
PhotocatalyseEn chimie, la photocatalyse est l'accélération d'une photoréaction en présence de catalyseur. alt=Schéma présentant le principe de la photocatalyse.|vignette|Schéma présentant le principe de la photocatalyse. Le principe de la photocatalyse repose sur l’activation d’un semi-conducteur par la lumière. Le semi-conducteur est considéré comme un catalyseur. Son principe est proche de la catalyse hétérogène où la réaction d'oxydoréduction se passe à la surface du catalyseur.
Craquage de l'eau par photocatalyseLe craquage de l'eau par photocatalyse est l'utilisation de photons suffisamment énergétiques pour craquer les molécules d'eau en les clivant de manière électrochimique afin de produire hydrogène et oxygène , selon une réaction chimique qui s'écrit simplement : 2 + 4 hν ⟶ 2 + , l'énergie minimale des photons incidents étant . Une telle réaction a été décrite pour la première fois en 1972 pour des longueurs d'onde inférieures à .
Cellule photovoltaïqueUne cellule photovoltaïque, ou cellule solaire, est un composant électronique qui, exposé à la lumière, produit de l’électricité grâce à l’effet photovoltaïque. La puissance électrique obtenue est proportionnelle à la puissance lumineuse incidente et elle dépend du rendement de la cellule. Celle-ci délivre une tension continue et un courant la traverse dès qu'elle est connectée à une charge électrique (en général un onduleur, parfois une simple batterie électrique).
VaporeformageLe vaporeformage ou reformage à la vapeur est un procédé de production de gaz de synthèse (syngas) riche en hydrogène. Cette réaction d'hydrocarbures, principalement du méthane, en présence de vapeur d'eau (par vaporeformage du méthane) est fortement endothermique. Ce procédé est très répandu, notamment pour la production du syngas précurseur de l'ammoniac (procédé Haber-Bosch), celui précurseur de la production du méthanol, la production de l'acide chlorhydrique (hydrochloride), le procédé Fischer Tropsch et autres.
