Craquage De L'eau

Le craquage de l'eau est un procédé permettant l'obtention d'hydrogène et d'oxygène en dissociant les atomes composant la molécule d'eau H₂O. Il s'agit d'une réaction thermochimique se produisant à haute température (entre 850 °C et 900 °C).

Il s'agit de l'une des pistes envisagée pour la production en très grande quantité d'hydrogène à destination des piles à combustible, notamment pour les applications mobiles (voiture, téléphone portable, PC portable, etc.)

Bilan énergétique

Bilan de la décomposition d'une molécule d'eau :

H₂O → H₂ + ½ O₂

La molécule d'eau H2O est constituée de 2 liaisons O-H et chaque liaison a une énergie molaire de 460 kJ, ce qui représente 2 x 460 = 920 kJ pour une mole d'eau.

D’où la rupture des liaisons O-H des molécules d'eau pour une mole d'eau nécessite l'apport de 920 kJ (côté gauche de l’équation).

Cependant la recomposition des atomes d'hydrogène H en H2 (hydrogène gazeux) va produire un apport d'énergie :

H-H → H₂

Cette recomposition apporte 432 kJ.

De même pour la recomposition des atomes d'oxygène :

½ O-O → ½ O₂

Cette réaction va libérer ½ x 494 kj soit 247 kJ.

Solde de l'opération :

920 - 432 - 247 = 241 kJ

Ainsi la fabrication de 2 g d'hydrogène par craquage d'une mole d’eau (sans tenir compte des pertes) nécessite l'apport de 241 kJ, soit 120 500 kJ pour fabriquer 1 kg d’hydrogène ou encore 33,5 kWh/kg d'hydrogène.

Mise en œuvre

Le craquage de l'eau est déjà effectué à échelle industrielle par électrolyse alcaline à 90 °C. il n'est pas encore compétitf avec l'hydrogène issu du réformage du méthane sauf pour des applications nécessitant un hydrogène très pur. Cette situation est susceptible d'évoluer rapidement si une taxe sur les émissions de gaz à effet de serre s'appliquait au réformage du méthane.

La production de l'énergie nécessaire au craquage, afin d'être une véritable avancée sur le plan écologique, devra se faire par une source d'énergie primaire propre et ne rejetant pas de gaz à effet de serre.

C'est la filière nucléaire et la filière éolienne qui offrent ici les pistes les plus prometteuses. En effet, les réacteurs nucléaires de nouvelle génération, encore sur la planche à dessin, pourraient permettre un double usage de la fission à des fins de production électrique classique et d'hydrogène. Les réacteurs nucléaires du type HTR (High Temperature Reactor | Réacteur à Haute Température) ou HTGR (Hight Temperature Gaz Cooled Reactor | Réacteur Haute Température refroidi au Gaz) permettraient d'envisager d'autres alternatives que l'électrolyse alcaline, s'ils sont produits.

L'avantage du HTGR est qu'il brûle les matières fissibles les plus fréquentes, dont le plutonium. L'autre avantage de l'utilisation de l'énergie nucléaire réside dans le fait que les déchets sont produits dans des quantités très faibles pour une production d'énergie inégalée, et que ceux-ci peuvent être stockés en attente d'enfouissement, traitement ou autre procédé. Le stockage des déchets est l'une des propriétés du nucléaire qui lui est spécifique. Ces déchets étant extrêmement polluants et sur une très longue période, il serait préférable de trouver une énergie alternative plus "propre".

Un des principaux inconvénients de l'éolien est son caractère intermittent pour son raccord au réseau électrique. Dans le cas de production d'hydrogène, ce problème ne se pose plus dans la mesure où l'hydrogène est facilement stockable. la filière éolienne est de fait très intéressante, couplée aux électrolyseurs alcalins.

Voir aussi

• Forum International Génération IV
• Électrolyse à haute température