mercredi 21 novembre 2012

Chronique scientifique : « Oui… ça serait pour un plein d’hydrogène s’il vous plait! »

par Roby Gauthier

Il est l’élément le plus présent dans l’univers; il brûle et même explose dans l’air au contact d’une flamme et il est un des constituants de l’eau. De quel élément parle-on? De l’hydrogène, bien sûr! Aujourd’hui, les scientifiques réalisent de plus en plus les avantages que ce merveilleux élément pourrait apporter au secteur de l’énergie. Ceci résulte du potentiel qu’il possède comme carburant pour les voitures, mais également comme source d’énergie dans un processus de fusion nucléaire contrôlé.

L’hydrogène, plus particulièrement le dihydrogène, peut d’abord être utilisé comme carburant pour les voitures. Étant très réactifs, les atomes d’hydrogènes sont très peu présents à l’état non lié sur Terre et ils auront donc tendance à réagir avec d’autres atomes ou molécules. C’est la raison pour laquelle ont les trouve, sur notre planète, liés à l’oxygène, formant alors de l’eau, ou encore liés à des atomes et molécules plus complexes, comme les protéines. Puisqu’on ne trouve guère d’hydrogène pur en grande quantité autour de nous, à moins d'en créer, l’hydrogène agit comme un stockage d’énergie et non comme une source d’énergie comme le sont l’énergie solaire, l’uranium, etc. En effet, l’énergie chimique que possède de l’hydrogène gazeux - créé en laboratoire par électrolyse de l’eau - n’est rien d’autre que l’énergie électrique qui s’est transformée en une autre énergie. En d’autres mots, il faut une source d’énergie pour créer de l’hydrogène.

L’électrolyse de l’eau est une méthode simple pour créer de l’hydrogène qui consiste à appliquer un courant électrique à de l’eau salée. L’hydrogène pourrait donc être facilement créé par du courant électrique créé par des éoliennes près de la mer. L’hydrogène étant finalement créé sous forme gazeuse, il ne reste qu’à le stocker sous une forme liquide ou chimique pour pouvoir l’utiliser dans les voitures. La beauté de la combustion à l’hydrogène est que le seul déchet créé est de l’eau pure. Fini le problème de la pollution atmosphérique par les gaz d’échappement des voitures! Alors, pourquoi ne construit-on pas plus de voitures à l’hydrogène? Ceci est causé par deux problèmes : la compétition avec l’industrie pétrolière et le problème du stockage de l’hydrogène dans les voitures.

L’hydrogène gazeux étant très peu dense, il est alors nécessaire de le rendre le plus dense possible pour empêcher de construire des réservoirs de carburants ridiculement grand pour une voiture. Refroidir l’hydrogène à son point de condensation à -253 degrés Celsius (chemicalelements.com), pour le rendre liquide, est une option très chère et peu utile car le liquide s’évapore rapidement à température ambiante. Plusieurs méthodes de stockage chimique ou physique sont présentement au stade de recherche par la communauté scientifique.

Deux atomes particuliers de l’hydrogène, le deutérium et le tritium, peuvent former ensemble la future source d’énergie par excellence. En étant confiné de manière immatérielle par un champ magnétique, par exemple, à très haute température ces atomes finissent par se fusionner pour donner des atomes plus lourds, tout en libérant une énorme quantité d’énergie. C’est ce qu’on appelle la fusion nucléaire.

La fusion nucléaire est une réaction naturelle qui se produit dans les étoiles, y compris dans notre soleil. Cette réaction est la cause même de l’énergie immense produite par ces corps célestes. De nos jours, les centrales à fusion nucléaire ne sont qu’au stade de prototype expérimental, mais on espère un jour contrôler cette source d’énergie qui nécessite une masse de combustible 110 fois moindre que la fission nucléaire à l’uranium et 7 600 000 fois moindre que le pétrole pour la même quantité d’énergie produite. Sans compter que l’eau de mer contient assez de deutérium et de lithium pour produire de l’énergie par fusion pendant plus de 60 millions d’année, le lithium étant nécessaire à la production de tritium.

En outre, ces centrales auront très peu d'impact environnemental puisque le déchet créé n'est que de l'hélium banal, mais qui est très utile pour l'industrie. Ils seront aussi beaucoup plus sécuritaires que les centrales nucléaires à fission. (« Energy for future centuries: Will fusion be an inexhaustible, safe and clean energy source? » J. Ongena* and G. Van Oost (1998))

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