HydrogénaseLes hydrogénases sont des enzymes qui catalysent de façon réversible la conversion des ions H+ (« protons ») en dihydrogène selon la réaction : 2H+ + 2e– = . Les sites actifs de ces enzymes sont de nature organométallique et diffèrent entre eux notamment par la nature des métaux qui les composent. Il existe ainsi trois classes d'hydrogénases : les hydrogénases [NiFe], les hydrogénases à fer seul [FeFe] et les hydrogénases précédemment appelées sans-métal, mais qui contiennent en fait un fer.
OxyhydrogèneL'oxyhydrogène est un gaz composé d'hydrogène et d'oxygène en proportion molaire 2:1 en général. Le gaz peut être obtenu par électrolyse de l'eau. . Dans la pratique, un ratio de 4:1 ou 5:1 d'hydrogène et d'oxygène est nécessaire pour éviter une flamme oxydante. L'oxyhydrogène est brûlé lorsqu'il est amené à sa température d'auto-inflammation. Pour un mélange stœchiométrique à pression atmosphérique normale, l'auto-inflammation se produit à environ . L'énergie minimale nécessaire pour enflammer un tel mélange avec une étincelle est d'environ .
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.
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.
Craquage de l'eauLe craquage de l'eau est un processus aboutissant à la dissociation de l'hydrogène et de l'oxygène de l'eau, atomes composant la molécule d'eau , par thermolyse, électrolyse ou radiolyse. La réaction thermochimique commence à haute température (entre ) pour devenir complète vers . Le bilan de la décomposition d'une molécule d'eau ci-après : H2O → H2 + O2 s'établit comme suit, pour une mole d'eau : comme la molécule d'eau H2O est constituée de deux liaisons O-H dont chacune a une énergie molaire de , leur rupture absorbe ; la recomposition des molécules de dihydrogène gazeux produit un apport d'énergie : 2 H → H2 + ; la recomposition du dioxygène libère quant à elle : 2 O → O2 + , soit par mole d'eau initiale.
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.
Rendement de FaradayLe rendement de Faraday (r) (ou Efficacité de Coulomb) est le rapport entre la quantité de gaz produite et la quantité de gaz théoriquement produite lors d'une électrolyse. Électrolyse L'électrolyse permet de décomposer une molécule de dihydrogène en deux ions H+ et deux électrons e− au contact d'une anode. Les électrons vont circuler de l'anode vers la cathode créant un courant électrique. L'anode permet l'oxydation (perte d’électrons), borne + ; la cathode permet la réduction (gain d’électrons), borne −.
Électrocatalyseurthumb|Mesure de la stabilité d'un électrocatalyseur à cathode en platine. Un électrocatalyseur est un catalyseur de réactions électrochimiques. Un électrocatalyseur facilite le transfert d'électrons entre la surface de l'électrode et les réactifs. Dans certains cas, un électrocatalyseur facilite une transformation chimique intermédiaire qui est décrite par une demi-réaction globale. Un électrocatalyseur peut être hétérogène (exemple : une surface de platine ou des nanoparticules), ou homogène (exemple : un complexe de coordination ou une enzyme).
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 .
Pile à bactériesUne pile microbienne (ou biopile ou pile à bactéries) est une pile basée sur le principe des piles à combustible: la cathode est alimentée en oxygène (en général par l'air) et l'anode est constituée d'une électrode placée au sein d'une chambre contenant un biofilm de bactéries et de quoi les nourrir. Elles sont également désignées par l'acronyme MFC provenant de la dénomination anglo-saxonne : microbial fuel cell (littéralement : Pile à combustible microbienne).
Hydroxyde de potassiumL'hydroxyde de potassium, dénommé de façon usuelle la potasse caustique au laboratoire, est un corps composé minéral de formule brute KOH. Ce composé chimique caustique, à la fois corrosif et fortement basique est, à température et pression ambiante, un solide blanc dur et solide, mais très hygroscopique et déliquescent à l'air humide. Il fond sans se décomposer avant 400 °C. Du point toxicologique, cet alcali caustique, très soluble dans l'eau et dans l'alcool, connu de toute antiquité, est un poison énergique.
Transition énergétiqueLa transition énergétique désigne à la fois l'évolution passée de la répartition des énergies consommées sur la planète (bois, hydroélectricité, charbon, pétrole, gaz naturel, nucléaire, etc.) et, pour l'avenir, l'objectif politique et technique d'une modification structurelle profonde des modes de production et de consommation de l'énergie. C'est l'un des volets de la transition écologique.
Pile à combustible à oxyde solideLes piles à combustibles à oxydes solides (ou SOFC selon l'acronyme anglais de Solid oxide fuel cells) sont prévues essentiellement pour les applications stationnaires avec une puissance de sortie allant de 1 kW à 2 MW. Elles fonctionnent à très hautes températures, typiquement entre et (723 et 1273 K). Leurs rejets gazeux peuvent être utilisés pour alimenter une turbine à gaz secondaire afin d'accroître le rendement électrique.
Chronologie des technologies de l'hydrogèneLa chronologie des technologies de l'hydrogène permet de suivre les développements des réalisations humaines depuis la découverte de l'hydrogène jusqu'à nos jours. Paracelse se demande si l'air qui se dégage d'une réaction entre le fer et le vitriol est bien le même air que nous respirons. 1625 - Jan Baptist van Helmont est le premier à rejeter la théorie aristotélicienne et à utiliser le mot « gas », qui est la prononciation du mot chaos en néerlandais.
Disulfure de molybdèneLe disulfure de molybdène, ou sulfure de molybdène(IV), est un composé chimique de formule . Il s'agit d'un solide noir cristallisé diamagnétique et semiconducteur, semblable au graphite par son apparence et son toucher, et de ce fait utilisé comme lubrifiant mécanique, parfois à température élevée. Sa forme minérale est la molybdénite, principal minerai dont est extrait le molybdène. Dans le cristallisé, chaque Mo4+ est lié à six ligands occupant les sommets d'un prisme droit à base triangulaire au sein desquels la couche d'atomes de molybdène est prise en sandwich entre deux couches d'atomes de soufre.
Ammonia productionAmmonia production takes place worldwide, mostly in large-scale manufacturing plants that produce 235 million tonnes of ammonia (2021) annually. Leading producers are China (31.9%), Russia (8.7%), India (7.5%), and the United States (7.1%). 80% or more of ammonia is used as fertilizer. Ammonia is also used for the production of plastics, fibres, explosives, nitric acid (via the Ostwald process), and intermediates for dyes and pharmaceuticals. The industry contributes 1% to 2% of global CO2.
Procédé HaberLe procédé Haber est un procédé chimique servant à la synthèse de l'ammoniac (NH3) par hydrogénation du diazote (N2) gazeux atmosphérique par le dihydrogène () gazeux en présence d'un catalyseur. C'est en 1909 que le chimiste allemand Fritz Haber parvint à mettre au point ce procédé. Une équipe de recherche de la société BASF mit au point, en 1913, la première application industrielle du procédé Haber : c'est le procédé Haber-Bosch.
SurpotentielEn électrochimie, le surpotentiel (appelée surtension en français) est la différence de potentiel (tension) entre le potentiel d'oxydoréduction d'une demi-réaction déterminé thermodynamiquement et le potentiel auquel la réaction redox est observée expérimentalement. Le terme est directement lié à l'efficacité de la tension dune cellule. Dans une cellule électrolytique, l'existence d'un surpotentiel implique que la cellule nécessite plus d'énergie que prévu thermodynamiquement pour que la réaction ait lieu.
Filière hydrogèneLa filière hydrogène regroupe la production et le stockage de l'hydrogène, puis son utilisation notamment dans le secteur des transports. Elle apparaît comme un moyen de favoriser la transition énergétique. Les composés d’hydrogène évoqués dans cet article sont l’essence et le gas-oil, le méthane, l'hydrogène lui-même, l’ammoniac et l’hydrure de magnésium. La densité énergétique très élevée de l’essence ou du gas-oil a permis le développement de véhicules propulsés par des moteurs thermiques de toutes tailles, aussi bien pour les camions, les bateaux, que pour les véhicules particuliers.
Réseau métallo-organiquevignette|Exemple de MOF avec différents ligands organiques. Les réseaux métallo-organiques (MOF, pour l'anglais metal–organic framework) sont des solides poreux hybrides cristallins constitués d'ions métalliques ou de clusters coordonnés à des ligands organiques pour former des structures en une, deux ou trois dimensions. Les MOF présentent notamment une surface spécifique très élevée du fait de leur structure nanoporeuse. Les MOF sont nommés selon leur lieu de découverte suivi d’un numéro d’incrémentation, par exemple MIL-101 pour Matériaux Institut Lavoisier , ou UiO-66.
