Bravo pour toutes vos cogitations que je découvre après un sommeil paisible ! :D
Bien, je vois que vous êtes comme moi polarisés sur l'hydrogène... Je vais pas m'en plaindre même si ensuite il y aura bien d'autres thèmes abordés.
Avant de l'utiliser, il faut le produire : c'est une évidence !
Nous ne retiendrons que les méthodes qui font appel à l'eau comme matière première pour satisfaire à l'objectif 0 % de dioxyde de carbone.
Trois voies se présentent : l'électrolyse, la thermolyse chimique et la biologique.
Pour l'électrolyse qui est une voie classique, c'est avant tout un problème d'abaissement du coût : trouver des cellules d'électrolyse plus durables, moins onéreuses et moins énergivores:Il y a pas mal de recherches actuellement qui devraient permettre d'améliorer la rentabilité de cette voie.
Pour la thermolyse chimique qui est une voie très prometteuse, on peut utiliser le solaire ou le nucléaire, mais pas assez haute température vers 1000 °C : donc pour le nucléaire, il faut attendre les réacteurs de quatrième génération. Voici quelques documents trouvés sur le net :
Le VHTR, very high temperature reactor system, réacteur à très haute température (1000°C/1200°C), refroidi à l'hélium, dédié à la production d'hydrogène ou à la cogénération hydrogène/électricité,
Le GFR, Gas-cooled fast reactor system, réacteur rapide à caloporteur hélium
Very high temperature reactor
From Wikipedia, the free encyclopedia
http://en.wikipedia.org/wiki/Very_high_temperature_reactor
The Very High Temperature Reactor is a Generation IV reactor concept that uses a graphite-moderated nuclear reactor with a once-through uranium fuel cycle. This reactor design envisions an outlet temperature of 1,000°C. The reactor core can be either a “prismatic block” or a “pebble-bed” core. The high temperatures enable applications such as process heat or hydrogen production via the thermo-chemical sulfur-iodine cycle.
Sulfur-iodine cycle
From Wikipedia, the free encyclopedia
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The sulfur-iodine cycle is a series of thermochemical processes used to produce hydrogen. The S-I cycle consists of three chemical reactions whose net reactant is water and whose net products are hydrogen and oxygen.
1. I2 + SO2 + 2 H2O → 2 HI + H2SO4 (120°C)
o The HI is then separated by distillation. Note that concentrated H2SO4 may react with HI, giving I2, SO2 and H2O (backward reaction). Many chemical processes are reversible reactions, such as ammonia production from N2 and H2, but removing the desired product will shift equilibrium to the right.
2. 2 H2SO4 → 2 SO2 + 2 H2O + O2 (830°C)
o The water, SO2 and residual H2SO4 must be separated from the oxygen byproduct by condensation. See Sulfur dioxide#Temperature dependence of aqueous solubility for temperatures.
3. 2 HI → I2 + H2 (320°C)
o Iodine and any accompanying water or SO2 are separated by condensation, and the hydrogen product remains as a gas.
The sulfur and iodine compounds are recovered and reused, hence the consideration of the process as a cycle. This S-I process is a chemical heat engine. Heat enters the cycle in high temperature endothermic chemical reactions 2 and 3, and heat exits the cycle in the low temperature exothermic reaction 1. The difference between the heat entering the cycle and the heat leaving the cycle exits the cycle in the form of the heat of combustion of the hydrogen produced.
Pour le solaire,voici des propositions de thèse sur le thermochimique:
Développement de céramiques composites pour la production d’hydrogène par cycles thermochimiques solaires à haute température
Au plan général, les cycles à base d’oxydes peuvent être classés en trois familles : les oxydes volatiles (par exemple ZnO ou SnO2), les oxydes non volatiles (par exemple Fe2O3) et les ‘ferrites’. Seule cette dernière famille permet de réaliser les réactions en phase solide. Le projet se focalise sur des cycles à 2 étapes mettant en jeu des oxydes mixtes du type ferrites ou CeO2-MOx. Ces cycles présentent une température maximale située entre 1000°C et 1600°C compatible avec l’utilisation à grande échelle et de façon économique de l’énergie solaire concentrée, et impliquent des composés chimiques non toxiques. Les cycles aux oxydes mixtes étudiés dans le projet comportent des réactions redox utilisant des ferrites ou des solutions solides cérium-métal. Les oxydes mixtes permettent d’abaisser la température de réduction (dégagement d’O2) en dessous de 1600°C tout en gardant une bonne réactivité du sous-oxyde réduit avec l’eau dans le domaine 500-1000°C (production d’hydrogène). Ces oxydes mixtes pourront être supportés dans des matrices céramiques, et déposés sur des supports monolithiques (ex. SiC) fixés dans le réacteur donnant la possibilité de réaliser les 2 réactions du cycle dans le même réacteur.
Les cycles du type ‘ferrites’ sont intéressants car ils ne nécessitent aucune étape de trempe (la réduction se produit en phase condensée et l’oxygène produit est éliminé par le courant de gaz vecteur évitant les problèmes de recombinaison) et, pour certains, n’impliquent pas de changement de phase solide/liquide. Par exemple, 3FeO + ½O2) àle cycle Fe3O4/FeO comporte une étape de réduction (Fe3O4 2000°C. Les cycles ferrites permettent d’abaisser la température maximale du cycle à 1000-1600°C, et ils peuvent s’écrire de façon générique et simplifiée :
xMO + (3-x)FeO + 0.5O2 (avec M = Mn, Mg, Co, Ni, Zn)MxFe3-xO4
xMO + MxFe3-xO4 + H2(3-x)FeO + H2O
https://www2.cnrs.fr/DRH/post-docs07/?pid=1&action=view&id=643
Il y a aussi la voie biologique aux moyen d'algues aux cycles modifiés pour produire du d'hydrogène:
http://fr.wikipedia.org/wiki/Production_biologique_d'hydrog%C3%A8ne