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CouvPocheIndispensables
J'ai créé ce blog lors de la sortie de mon livre "Les Indispensables mathématiques et physiques pour tous", Odile Jacob, avril 2006 ; livre republié en poche en octobre 2011 (achat en ligne) (sommaire du livre).
Je développe dans ce blog des notions de mathématiques et de physique à destination du plus large public possible, en essayant de susciter questions et discussion: n'hésitez pas à laisser vos commentaires!

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Indispensables astronomiques

Nouveauté octobre 2013, mon livre "Les Indispensables astronomiques et astrophysiques pour tous" est sorti en poche, 9,5€ (éditions Odile Jacob, éidtion originale 2009). Comme mon premier livre (Les Indispensables mathématiques et physiques), c'est un livre de notions de base illustrées avec des exemples concrets, s'appuyant sur les mathématiques (géométrie notamment) pour l'astronomie, et sur la physique pour l'astrophysique. Je recommande vivement sa lecture.

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2 juillet 2008 3 02 /07 /juillet /2008 21:30

L'hydrogène est un élément dont on entend beaucoup parler, en ces temps d'énergie chère : pile à combustible (hydrogène), biomasse (hydrogène),... Intéressons-nous à cet élément chimique, le premier de la table des éléments.

Premier paradoxe : c'est l'élément le plus courant de l'Univers (75% d'hydrogène, 24% d'hélium, 1% d'autres éléments) - et pourtant on ne le découvre qu'en 1766 (le chimiste anglais Cavendish) - l'hélium, deuxième élément de la table, ne sera découvert que 100 ans plus tard ! alors que la plupart des éléments lourds étaient connus avant - par exemple l'uranium est isolé du minerai de pechblende en 1789, et apparaît comme une curiosité avant que Becquerel et les Curie ne s'y intéressent....

C'est l'élément le plus courant de l'Univers - et ne confondons pas composition chimique de l'Univers et composition chimique de notre atmosphère (80% d'azote et 20% d'oxygène...). Mais, même si l'hydrogène n'est pas un constituant de l'atmosphère, il est très abondant sur la Terre elle-même, puisqu'on le trouve dans l'eau H2O (70% de la surface de la planète), mais aussi dans les hydrocarbures (comme leur nom l'indique), les organismes vivants eux-mêmes principalement formés d'eau. A la différence de l'Univers, on ne le trouve sur Terre pratiquement jamais à l'état pur... toujours combiné à l'oxygène, ou au carbone. Second paradoxe.


Son nom lui-même est indissociablement lié à l'eau : le préfixe hydro- nous le rappelle (c'est Lavoisier qui baptise cet élément : générateur d'eau, hydrogène) ; en allemand H c'est... Wasserstoff.


A l'heure actuelle, H n'est pas utilisé pour des besoins énergétiques (une exception toutefois : l'hydrogène liquide comprimé à -250°C pour les moteurs de fusée, de type propergols) ... mais H est néanmoins largement utilisé, troisième paradoxe ! L'hydrogène est utilisé dans l'industrie chimique, pour la production d'ammoniac NH3 (engrais et produits ménagers notamment), dans d'autres industries, à hauteur de 50 millions de tonnes par an.

Comment produit-on cet hydrogène ? En utilisant le pétrole ou le gaz naturel (qu'on voudrait remplacer dans l'utilisation énergétique mondiale par... l'hydrogène, quatrième paradoxe !) : en effet 95% de H est produit par dissociation des molécules d'hydrocarbures, qui libèrent leur hydrogène. Les autres modes de production sont l'électrolyse de l'eau (procédé actuellement quatre fois plus coûteux) et... la biomasse : bois mort, paille,... leur gazéification est une source balbutiante de production d'hydrogène.

Car cette petite molécule est fortement énergétique : 1 kg d'H libère 120 mégajoules, alors qu'1 kg d'essence en libère trois fois moins. Mais - il y a un mais - il est beaucoup moins dense, il faut le comprimer, pour libérer ces 120 mégajoules, il faut 13 litres d'H comprimés à 700 bars. En fait, cinquième paradoxe, ce n'est pas en tant que combustible lui-même mais pour produire de l'électricité que H est intéressant ! Une électricité portable, non reliée au réseau électrique, notamment pour toutes les utilisations de type « pile », donc les applications mobiles : téléphones, ordinateurs,... et moyens de transports (autobus, bientôt automobiles). C'est la PAC - pile à combustible - pour les véhicules électriques alimentés par une pile à hydrogène embarquée.

L'enjeu de l'hydrogène dans le développement durable est donc multiple. D'abord arriver à produire H de manière économique et non productrice d'effet de serre (CO2) : électrolyse, biomasse... Et aussi accepter de modifier nos usages : le véhicule électrique à combustible, par exemple. Elément de base au coeur de la fusion des étoiles ou d'ITER, future source d'électricité pour nos usages mobiles, décidément cette petite molécule n'a pas fini de faire parler d'elle au XXI° siècle.

  (téléchargez l'intéressante brochure du CEA, cliquez sur l'image)

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commentaires

Othman-Tunisie 24/03/2009 12:37

Bonjour Cet article me plait beaucoup et j'espère un jour que tous les conducteurs du monde entier utilisent l'hydrogène comme énergie idéale.....cette source d'énergie inépuisable et non polluante. On trouve dans ce monde des dizaines de millions de personnes qui souffrent également des graves maladies respiratoire !!!….. J’ai l'honneur que je puisse un jour respirer l'air frais et de faire le sport….Oui ça peut être une réalité pour tout le monde! On doit tous soutenir les industries propres afin d'assurer le plaisir de vivre sans aucun produit ou air toxique « CO2» !!....je crois bien que notre unité devient progressivement une force pour demain. Soyons tous une clientèles pour Honda FCX Clarity, Mazda RX-8 Hydrogen RE, ou encore BMW H7 et pour tous les constructeurs à hydrogène. Merci à vous tous et bonne route.

Dr. Goulu 05/07/2008 15:31

Produit par électrolyse, l'énergie n'est plus une source mais un vecteur d'énergie, un simple moyen de la stocker (intéressant lors des surproductions nocturnes d'énergie thermique et nucléaire) et de la transporter (pour les véhicules).De ce fait, l'électrolyse sera encore très longtemps beaucoup plus chère que le reformage à partir du gaz naturel qui est une "source" d'énergie dans laquel on puisera encore pendant des decennies.De plus, si on arrive à stocker le carbone produit par reformage, comme c'est testé en Allemagne depuis peu (http://ecologie.caradisiac.com/Allemagne-des-chercheurs-europeens-testent-l-enfouissement-du-CO2-888 ), on ne pourra plus invoquer le dégagement de CO2 comme un inconvénient du reformage qui, il est vrai, rend le procédé équivalent à la combustion directe du gaz pour l'instant.

Alexandre Moatti 08/07/2008 08:35


Pour nos lecteurs, et pour la bonne compréhension de ce commentaire, le reformage est la production d'hydrogène actuelle, à partir des hydrocarbures eux-mêmes.
A.M.


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