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.
Véhicule à hydrogèneUn véhicule à hydrogène est un moyen de transport qui utilise une transformation chimique du dihydrogène comme énergie de propulsion. En particulier, on appelle voiture à hydrogène un véhicule à propulsion électrique muni d'une pile à combustible utilisant le plus souvent l'hydrogène comme combustible réducteur. C'est un type particulier de véhicule à pile à combustible. Cette appellation englobe des véhicules du domaine de l'aérospatiale (comme les fusées) ou du domaine militaire (comme des sous-marins à hydrogène), bien que l'usage courant renvoie plutôt au monde des transports.
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.
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.
HydrogèneLhydrogène est l'élément chimique de numéro atomique 1, de symbole H. L'hydrogène présent sur Terre est presque entièrement constitué de l'isotope H (ou protium, comportant un proton et zéro neutron) et d'environ 0,01 % de deutérium H (un proton, un neutron). Ces deux isotopes de l'hydrogène sont stables. Un troisième isotope, le tritium H (un proton, deux neutrons), instable, est produit dans les réactions de fission nucléaire (réacteurs nucléaires ou bombes).
Électrode réversible à hydrogèneUne électrode réversible à hydrogène (ERH) est une électrode de référence, plus spécifiquement une électrode standard à hydrogène pour les procédés électrochimiques. Elle diffère de l'électrode standard à hydrogène par le fait que le potentiel mesuré ne varie pas avec le pH, et elle peut donc être utilisée directement plongée dans l'électrolyte. Le nom de l'électrode vient du fait qu'elle est plongée directement dans l'électrolyte, et non connectée à lui par un pont salin.
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 .
Électrode standard à hydrogènevignette|Construction d'une électrode à hydrogène standard : 1. Électrodes en platine avec revêtement en poudre de platine, 2. Alimentation en hydrogène, 3. Solution acide (H = ), 4. Piège à eau pour empêcher l'accès à l'oxygène dans l'air, 5. Connexion à la deuxième électrode de l'élément galvanique à former, dont le potentiel est mesuré. L'électrode standard à hydrogène (ESH) est l'électrode de référence absolue. Elle ne peut être réalisée en pratique. La réalisation pratique de l'ESH est l'électrode normale à hydrogène ou ENH.
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.
Infrastructure hydrogèneLes infrastructures hydrogène sont les infrastructures de transport par pipeline de l'hydrogène, les points de production d'hydrogène et les stations à hydrogène (parfois regroupées comme une autoroute de l'hydrogène) pour la distribution ainsi que la vente de carburant hydrogène, et donc une condition préalable cruciale avant une commercialisation réussie de technologie de la pile à combustible automobile.
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.
Électrode palladium à hydrogèneL'électrode palladium à hydrogène (notée Pd/H2) est l'une des électrodes de référence les plus utilisées en chimie analytique. Ses caractéristiques sont pour la plupart similaires à celles de l'électrode normale à hydrogène (qui utilise, elle, du platine) ; cependant, le palladium a la capacité d'absorber des quantités importantes d'hydrogène. Lorsque l'hydrogène est absorbé, deux phases peuvent coexister dans le palladium : la phase alpha, où la concentration d'hydrogène est de moins de atomes par atome de palladium ; la phase bêta, où la concentration correspond à atomes d'hydrogène par atome de palladium.
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.
Dynamic hydrogen electrodeA dynamic hydrogen electrode (DHE) is a reference electrode, more specific a subtype of the standard hydrogen electrodes for electrochemical processes by simulating a reversible hydrogen electrode with an approximately 20 to 40 mV more negative potential. A separator in a glass tube connects two electrolytes and a small current is enforced between the cathode and anode.
Technologie de l'hydrogèneLes technologies de l'hydrogène sont les technologies de production, de transport et distribution, de stockage et d'utilisation du dihydrogène. Ce vecteur énergétique a une place centrale dans la perspective d'une économie hydrogène. La liste des technologies fondées sur l'utilisation du dihydrogène est donnée ci-dessous.
Fermentative hydrogen productionFermentative hydrogen production is the fermentative conversion of organic substrates to H2. Hydrogen produced in this manner is often called biohydrogen. The conversion is effected by bacteria and protozoa, which employ enzymes. Fermentative hydrogen production is one of several anaerobic conversions. Dark fermentation reactions do not require light energy. These are capable of constantly producing hydrogen from organic compounds throughout the day and night. Typically these reactions are coupled to the formation of carbon dioxide or formate.
Électrode de référenceUne électrode de référence est une électrode qui maintient un potentiel pratiquement invariant dans les conditions prévalant dans une mesure électrochimique. Elle permet l'observation, la mesure ou le contrôle du potentiel de l'indicateur (ou de l'essai) ou de l'électrode de travail.On l'utilise en électrochimie pour étudier les propriétés d'oxydoréduction et en chimie analytique pour mesurer les concentrations d'espèces dissoutes dans une solution. Le potentiel de l'électrode de référence ne doit en aucun cas varier pendant la mesure.
Hydroxyde de sodiumL'hydroxyde de sodium est un solide blanc de formule chimique NaOH. Pur, il est appelé communément soude caustique ou soude mais ce dernier terme est ambigu car il est aussi utilisé pour désigner le carbonate de soude (soude Solvay). À température et pression ambiantes, il se trouve sous la forme cristalline d'un solide ionique. Il est fusible vers , il se présente généralement sous forme de pastilles, de paillettes ou de billes blanches ou d'aspect translucide, corrosives.
Standard electrode potentialIn electrochemistry, standard electrode potential , or , is a measure of the reducing power of any element or compound. The IUPAC "Gold Book" defines it as: "the value of the standard emf (electromotive force) of a cell in which molecular hydrogen under standard pressure is oxidized to solvated protons at the left-hand electrode". The basis for an electrochemical cell, such as the galvanic cell, is always a redox reaction which can be broken down into two half-reactions: oxidation at anode (loss of electron) and reduction at cathode (gain of electron).
Énergie solaireLénergie solaire est la fraction de l'énergie électromagnétique provenant du Soleil, traversant l’atmosphère qui en absorbe une partie, et parvenant à la surface de la Terre. L'énergie solaire est à l'origine du cycle de l'eau, du vent et de la photosynthèse réalisée par le règne végétal, dont dépend le règne animal via les chaînes alimentaires. Le Soleil est à l'origine de la plupart des énergies sur Terre, à l'exception de l'énergie nucléaire et de la géothermie profonde.
