Production et Distribution d’hydrogène

bien qu’abondant sur terre en tant qu’élément, l’hydrogène est presque toujours présent dans un autre composé, tel que l’eau (H2O) ou le méthane (CH4), et doit être séparé en hydrogène pur (H2) pour Le carburant hydrogène se combine avec l’oxygène de l’air à travers une pile à combustible, créant de l’électricité et de l’eau grâce à un processus électrochimique.,

Production

L’hydrogène peut être produit à partir de diverses ressources domestiques, y compris les combustibles fossiles, la biomasse et l’électrolyse de l’eau avec l’électricité. L’impact environnemental et l’efficacité énergétique de l’hydrogène dépendent de la façon dont il est produit. Plusieurs projets sont en cours pour réduire les coûts associés à la production d’hydrogène.

Il existe plusieurs façons de produire de l’hydrogène:

• reformage / Gazéification du gaz naturel: le gaz de synthèse, un mélange d’hydrogène, de monoxyde de carbone et d’une petite quantité de dioxyde de carbone, est créé en faisant réagir du gaz naturel avec de la vapeur à haute température., Le monoxyde de carbone réagit avec l’eau pour produire de l’hydrogène supplémentaire. Cette méthode est la moins chère, plus efficace, et la plus courante. Le reformage du gaz naturel à la vapeur représente la majorité de l’hydrogène produit aux États-Unis chaque année.

  un gaz de synthèse Peut également être créé en faisant réagir du charbon ou de la biomasse avec de la vapeur à haute température et de l’oxygène dans un gazéificateur sous pression, qui est converti en composants gazeux-un processus appelé gazéification. Le gaz de synthèse résultant contient de l’hydrogène et du monoxyde de carbone, qui sont mis à réagir avec de la vapeur pour séparer l’hydrogène.,

• électrolyse: un courant électrique divise l’eau en hydrogène et en oxygène. Si l’électricité est produite par des sources renouvelables, telles que l’énergie solaire ou éolienne, l’hydrogène résultant sera également considéré comme renouvelable et présente de nombreux avantages en termes d’émissions. Les projets Power-to-hydrogen prennent leur envol, où l’excès d’électricité renouvelable, lorsqu’il est disponible, est utilisé pour fabriquer de l’hydrogène par électrolyse.

• reformage liquide renouvelable: les combustibles liquides renouvelables, tels que l’éthanol, sont mis à réagir avec de la vapeur à haute température pour produire de l’hydrogène près du point d’utilisation finale.,

• Fermentation: la biomasse est convertie en matières premières riches en sucre qui peuvent être fermentées pour produire de l’hydrogène.

un certain nombre de méthodes de production d’hydrogène sont en développement:

• fractionnement de l’eau à haute température: Les températures élevées générées par les concentrateurs solaires ou les réacteurs nucléaires entraînent des réactions chimiques qui divisent l’eau pour produire de l’hydrogène.

• fractionnement photobiologique de l’eau: les Microbes, tels que les algues vertes, consomment de l’eau en présence de la lumière du soleil, produisant de l’hydrogène comme sous-produit.,

• fractionnement Photoélectrochimique de l’eau: les systèmes Photoélectrochimiques produisent de l’hydrogène à partir de l’eau en utilisant des semi-conducteurs spéciaux et de l’énergie provenant de la lumière du soleil.

Les principaux États producteurs d’hydrogène sont la Californie, la Louisiane et le Texas. Aujourd’hui, presque tout l’hydrogène produit aux États-Unis est utilisé pour le raffinage du pétrole, le traitement des métaux, la production d’engrais et la transformation des aliments.,

le principal défi pour la production d’hydrogène est de réduire le coût des technologies de production afin de rendre le coût de l’hydrogène résultant compétitif par rapport aux carburants de transport conventionnels. Les projets de recherche et développement du gouvernement et de l’industrie réduisent les coûts ainsi que les impacts environnementaux des technologies de production d’hydrogène. Pour en savoir plus sur la production d’hydrogène, consultez le Bureau des Technologies de L’hydrogène et des piles à combustible.

Distribution

La Plupart de l’hydrogène utilisé aux États—Unis est produit à l’endroit où il est utilisé ou à proximité-généralement dans de grands sites industriels., L & apos; infrastructure nécessaire à la distribution de l & apos; hydrogène au réseau national de Stations-Service nécessaires à l & apos; utilisation généralisée des véhicules électriques à pile à combustible doit encore être développée. Le déploiement initial pour les véhicules et les stations se concentre sur la construction de ces réseaux de distribution, principalement dans le Sud et le nord de la Californie.

actuellement, l’hydrogène est distribué par trois méthodes:

• Pipeline: ce moyen le moins coûteux de livrer de grands volumes d’hydrogène est limité car seulement environ 1 600 miles de pipelines américains pour la livraison d’hydrogène sont actuellement disponibles., Ces pipelines sont situés à proximité de grandes raffineries de pétrole et d’usines chimiques en Illinois, En Californie et sur la côte du Golfe du Mexique.

• remorques à tubes haute pression: le transport d’hydrogène gazeux comprimé par camion, Autorail, navire ou barge dans des remorques à tubes haute pression est coûteux et utilisé principalement sur des distances de 200 miles ou moins.

• citernes à hydrogène liquéfié: la liquéfaction cryogénique est un processus qui refroidit l’hydrogène à une température où il devient liquide., Bien que le processus de liquéfaction soit coûteux, il permet de transporter l’hydrogène plus efficacement (par rapport à l’utilisation de remorques tubulaires à haute pression) sur de plus longues distances par camion, wagon, navire ou barge. Si l’hydrogène liquéfié n’est pas utilisé à un taux suffisamment élevé au point de consommation, il s’évapore (ou s’évapore) de ses récipients de confinement. En conséquence, les taux de livraison et de consommation d’hydrogène doivent être soigneusement appariés.,

créer une infrastructure pour la distribution et la livraison de l’hydrogène à des milliers de futures stations de ravitaillement individuelles présente de nombreux défis. Étant donné que l’hydrogène contient moins d’énergie par unité de volume que tous les autres carburants, le transport, le stockage et la livraison jusqu’au point d’utilisation finale sont plus coûteux en équivalent gallon d’essence (par GGE). La construction d’un nouveau réseau de pipelines d’hydrogène implique des coûts d’investissement initiaux élevés, et les propriétés de l’hydrogène présentent des défis uniques pour les matériaux des pipelines et la conception des compresseurs., Cependant, comme l’hydrogène peut être produit à partir d’une grande variété de ressources, la production régionale ou même locale d’hydrogène peut maximiser l’utilisation des ressources locales et minimiser les problèmes de distribution.

Il y a des compromis entre la production centralisée et distribuée à considérer. La production centralisée d’hydrogène dans les grandes usines réduit les coûts de production mais augmente les coûts de distribution. Produire de l’hydrogène au point d’utilisation finale-dans les stations de ravitaillement, par exemple—réduit les coûts de distribution mais augmente les coûts de production en raison du coût de construction des capacités de production sur site.,

Les projets de recherche et développement du gouvernement et de l’industrie surmontent les obstacles à une distribution efficace de l’hydrogène. Pour en savoir plus sur la distribution de l’hydrogène, consultez le Bureau des Technologies de L’hydrogène et des piles à combustible.