Produire de l' Hydrogéne sans gaz naturel

Discussions traitant des diverses sources d'énergie ainsi que de leur efficacité.

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[Hydrogène] Hydrogène et piles à combustible

Message par AJH » 11 janv. 2008, 19:15

CEA communiqué diffusé à la presse le 10 janvier 2008.
Vers une production bio-inspirée d'hydrogène sans métaux précieux.


Le recours à l’hydrogène comme vecteur énergétique et son utilisation dans une pile à combustible peuvent apporter des réponses adaptées aux défis énergétiques du XXIeme siècle. La production d’hydrogène est actuellement basée sur les propriétés catalytiques des métaux ‘nobles’ tels que le platine. Pour la première fois, les chercheurs du Laboratoire de chimie et biologie des métaux (CEA-CNRS-Université Joseph Fourier, au CEA de Grenoble) sont parvenus à produire de l’hydrogène en utilisant un ensemble moléculaire sans recourir à un catalyseur à base de métal noble. Ce résultat, important pour l’avenir économique de la filière hydrogène, fait l’objet d’une publication dans la revue Angewandte Chemie International Edition du 4 janvier.

Les recherches menées pour améliorer la production d’hydrogène s’inspirent, pour une large part, des réactions chimiques intervenant dans la photosynthèse chez les végétaux. En effet, sous l’effet de la lumière, certains micro-organismes produisent de l’hydrogène à partir de l’eau. Pour reproduire et adapter ces processus, les chercheurs ont mis au point des systèmes moléculaires capables de capter l’énergie lumineuse - fonction de photosensibilisateur - et d’utiliser l’énergie collectée pour libérer l’hydrogène de l’eau - fonction de catalyseur. Actuellement, tous les dispositifs technologiques développés pour produire ou utiliser l’hydrogène renferment des métaux nobles1 tels que le platine. Or, les réserves en platine sont limitées. La rareté et le coût de ce métal sont des freins au développement économique de la filière hydrogène sur le long terme, et ce malgré les efforts pour réduire les quantités utilisées dans les électrolyseurs et les piles. Des recherches sont donc menées afin de ne plus avoir recours au platine, en élaborant des catalyseurs à base de métaux naturellement plus abondants et moins chers, tels que ceux utilisés par les organismes naturels (fer, nickel, cobalt, manganèse).

Un nouveau système vient donc d’être mis au point utilisant un catalyseur à base de cobalt. Il s’agit d’un système supramoléculaire qui assure à la fois la fonction de photosensibilisateur et de catalyseur. Sous l’effet de la lumière, les électrons fournis par une molécule organique sont utilisés pour libérer l’hydrogène de l’eau au niveau du cobalt, avec une efficacité supérieure aux systèmes comparables renfermant des catalyseurs à base de métaux nobles (Pd, Rh et Pt). La fonction de photosensibilisateur reste assurée par l’utilisation de ruthénium ; une prochaine étape de ces recherches visera à s’en affranchir.

Si l’objectif ultime de ces recherches demeure l’utilisation de l’eau comme source de protons et d’électrons (évitant ainsi d’avoir à ajouter une molécule organique), les travaux publiés constituent une avancée considérable dans le domaine de la photo-production d’hydrogène.


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Re: Hydrogène et piles à combustible

Message par Environnement2100 » 12 janv. 2008, 04:41

Un nouveau système vient donc d’être mis au point utilisant un catalyseur à base de cobalt. Il s’agit d’un système supramoléculaire qui assure à la fois la fonction de photosensibilisateur et de catalyseur. Sous l’effet de la lumière, les électrons fournis par une molécule organique sont utilisés pour libérer l’hydrogène de l’eau au niveau du cobalt, avec une efficacité supérieure aux systèmes comparables renfermant des catalyseurs à base de métaux nobles (Pd, Rh et Pt). La fonction de photosensibilisateur reste assurée par l’utilisation de ruthénium ; une prochaine étape de ces recherches visera à s’en affranchir.
Ah ben on est sauvés alors : du cobalt et du ruthénium, j'en ai tout le tour de la taille comme ils disent à Kaamelott.
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Re: Hydrogène et piles à combustible

Message par AJH » 12 janv. 2008, 08:48

Pierre M. Boriliens a écrit :@Environnement2100

Le cobalt ça pourrait aller : il s'agit de catalyseur, donc en principe présent en relativement petite quantité et non consommé par la réaction. Le ruthenium c'est déjà nettement moins évident.
Sauf erreur le cobalt n'est pas un métal rare, et pour le ruthenium " une prochaine étape de ces recherches visera à s’en affranchir "
.. espérons qu'ils y arriveront: une société a besoin d'énergie bon marché, et c'est encore mieux si elle laisse un minimum de déchets...
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Re: Hydrogène et piles à combustible

Message par Glycogène » 12 janv. 2008, 11:27

Pierre M. Boriliens a écrit :Le cobalt ça pourrait aller : il s'agit de catalyseur, donc en principe présent en relativement petite quantité et non consommé par la réaction.
Ben comme le platine ! Pourtant on essaie bien de remplacer le platine, car malgré les "petites quantités" et sa "non consommation", il en faut beaucoup trop par rapport aux réserves...
Mais c'est vrai que le cobalt est bien plus abondant que le platine.
Et de plus les centrales nucléaires en fabriquent :-D

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Re: Hydrogène et piles à combustible

Message par AJH » 12 janv. 2008, 11:36

Pierre M. Boriliens a écrit :Mais il ne faut pas se faire d'illusion : le Sahara doit déjà être recouvert mille fois, de mille autres trucs, l'un aussi ingénieux que l'autre, mais en attendant, il est surtout tapissé de sable, de sable et encore de sable, à perte de vue....
.
La France reçoit bien assez d'ensoleillement annuel pour satisfaire nos consommations électriques; le problème c'est le stockage . Jancovici estime qu'avec un rendement de 10% il faut à peu près la moitié des toitures existantes... http://www.manicore.com/documentation/solaire.html ... je ne discuterai pas sur ces calculs, mais je voulais seulement montrer qu'il y avait un peu d'espoir de pouvoir stocker à coût raisonnable sous forme hydrogène ... et pourquoi ne pas stocker décentralisé au niveau d'un quartier ou d'un village ?

Mais l'énergie n'est hélas pas le seul problème ( par exemple http://tiki.societal.org/tiki-index.php ... z+pas+dire et une analyse du rapport Meadows (club de Rome) 1972 http://www.societal.org/docs/cdr1.pdf ) ... avec la surpopulation comme problème central.
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Re: Hydrogène et piles à combustible

Message par Environnement2100 » 12 janv. 2008, 13:45

L'utilisation de l'hydrogène comme vecteur d'énergie (pas comme source d'énergie) n'est crédible qu'à condition d'avoir de l'énergie électrique assurée en grandes quantités, et c'est exactement ce que nous n'avons pas. Je rappelle en effet :
- que l'électricité nucléaire pose de nombreux problèmes non encore réglés (et je ne parle pas de Tchernobyl)
- que l'électricité à base de charbon est aujourd'hui un contributeur considérable à l'effet de serre
- que les sources d'hydrogène autres que l'électricité ou le reformage du gaz naturel n'existent pas.

Toutes les études sur l'hydrogène ont été initiées avec l'hypothèse de débits électriques sans limite, soit grâce au nucléaire (France), soit grâce au charbon (USA).

Et que si' j'étais le gouvernement, je fermerais tout de suite les crédits à la recherche sur l'hydrogène, j'en sais déjà bien assez sur cette substance.
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Re: Hydrogène et piles à combustible

Message par Tiennel » 12 janv. 2008, 15:28

On pense souvent effectivement à une production d'hydrogène par renouvelables, soit par électrolyse de l'eau à partir d'énergie éolienne, soit par thermolyse de l'eau à partir d'énergie solaire. Se pose ensuite la question du stockage... sachant que l'usage de cet hydrogène serait les transports.

Dans l'hypothèse où on pourrait produire de l'hydrogène à faible coût de façon décentralisée, il vaut mieux ajouter au procédé un petit étage Fischer-Tropsch qui transformera cet hydrogène en hydrocarbures, bien plus faciles à stocker et à utiliser. Le carbone sera de préférence fourni par combustion de biomasse.

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Re: Hydrogène et piles à combustible

Message par Krom » 12 janv. 2008, 17:10

Notons au passage deux projets dans le domaine :

- celui de Nicolas Hayek : une voiture à PAC, fournie avec une station pour l'électrolyse, pour la production décentralisée, solaire;
- les îles solaires, conçues par une société suisse, qui produirait de l'électricité solaire thermique ; le site souligne déjà les utilisations multiples possibles. On peut en faire une station de désalinisation, ou une station de production d'hydrogène.

A réfléchir, et à surveiller.

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[Hydrogène] Hydrogène et piles à combustible

Message par Krom » 31 janv. 2008, 15:27

L'hydrogène à l'heure pile

Cet article retrace la création de Belenos Clean Power, une entreprise suisse qui vise à développer la production solaire et décentralisée d'hydrogène, ainsi que les piles à combustibles qui vont avec.

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Re: Hydrogène et piles à combustible

Message par pascal47 » 31 janv. 2008, 17:28

http://www.naturavox.fr/article.php3?id_article=3143

« L’eau, décomposée en ses éléments par l’électricité [...] sera un jour employée comme combustible [...] L’Hydrogène et l’oxygène qui la constituent, utilisés isolément où simultanément, fourniront une source de chaleur et de lumière inépuisables. », Jules Vernes, l’Ile mystérieuse, 1874.
Daniel Pennac (La fée Carabine)
"Le bonheur individuel se doit de produire des retombées collectives, faute de quoi la société n'est qu'un rêve de prédateur."

http://www.le-message.org/

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Re: Hydrogène et piles à combustible

Message par Turanil » 02 févr. 2008, 10:09

Articl en anglais, sur une piste de recherche, consistant à créer des bactéries génétiquement modifiées pour produire de l'hydrogène : E.coli -- a Future Energy Source? Le problème c'est que les bactéries utilisent du sucre pour cela... #-o
E.coli -- a Future Energy Source?

Thomas Wood, a professor in Texas A&M University's Artie McFerrin Department of Chemical Engineering, has 'tweaked' a strain of E. coli so that it produces substantial amounts of hydrogen

For most people, the name “E. coli” is synonymous with food poisoning and product recalls, but a professor in Texas A&M University’s chemical engineering department envisions the bacteria as a future source of energy, helping to power our cars, homes and more.

By genetically modifying the bacteria, Thomas Wood, a professor in the Artie McFerrin Department of Chemical Engineering, has “tweaked” a strain of E. coli so that it produces substantial amounts of hydrogen. Specifically, Wood’s strain produces 140 times more hydrogen than is created in a naturally occurring process, according to an article in “Microbial Biotechnology,” detailing his research.

Though Wood acknowledges that there is still much work to be done before his research translates into any kind of commercial application, his initial success could prove to be a significant stepping stone on the path to the hydrogen-based economy that many believe is in this country’s future.

Renewable, clean and efficient, hydrogen is the key ingredient in fuel-cell technology, which has the potential to power everything from portable electronics to automobiles and even entire power plants. Today, most of the hydrogen produced globally is created by a process known as “cracking water” through which hydrogen is separated from the oxygen. But the process is expensive and requires vast amounts of energy – one of the chief reasons why the technology has yet to catch on.

Wood’s work with E. coli could change that.

While the public may be used to hearing about the very specific strain that can cause food poisoning in humans, most strains are common and harmless, even helping their hosts by preventing other harmful bacteria from taking root in the human intestinal tract.

And the use of E. coli in science is nothing new, having been used in the production of human insulin and in the development of vaccines.

But as a potential energy source?

That’s new territory, and it’s being pioneered by Wood and his colleagues.

By selectively deleting six specific genes in E. coli’s DNA, Wood has basically transformed the bacterium into a mini hydrogen-producing factory that’s powered by sugar. Scientifically speaking, Wood has enhanced the bacteria’s naturally occurring glucose-conversion process on a massive scale.

“These bacteria have 5,000 genes that enable them to survive environmental changes,” Wood explained. “When we knock things out, the bacteria become less competitive. We haven’t given them an ability to do something. They don’t gain anything here; they lose. The bacteria that we’re making are less competitive and less harmful because of what’s been removed.”

With sugar as its main power source, this strain of E. coli can now take advantage of existing and ever-expanding scientific processes aimed at producing sugar from certain crops, such as corn, Wood said.

“A lot of people are working on converting something that you grow into some kind of sugar,” Wood explained. “We want to take that sugar and make it into hydrogen. We’re going to get sugar from some crop somewhere. We’re going to get some form of sugar-like molecule and use the bacteria to convert that into hydrogen.”

Biological methods such as this (E. coli produce hydrogen through a fermentative process) are likely to reduce energy costs since these processes don’t require extensive heating or electricity,” Wood said.

“One of the most difficult things about chemical engineering is how you get the product,” Wood explained. “In this case, it’s very easy because the hydrogen is a gas, and it just bubbles out of the solution. You just catch the gas as it comes out of the glass. That’s it. You have pure hydrogen.”

There also are other benefits.

As might be expected, the cost of building an entirely new pipeline to transport hydrogen is a significant deterrent in the utilization of hydrogen-based fuel cell technology. In addition, there is also increased risk when transporting hydrogen.

The solution, Wood believes, is converting hydrogen on site.

“The main thing we think is you can transport things like sugar, and if you spill the sugar there is not a huge catastrophe,” Wood said. “The idea is to make the hydrogen where you need it.”

Of course, all of this is down the road. Right now, Wood remains busy in the lab, working on refining a process that’s already hinted at its incredible potential. The goal, he said, is to continue to get more out of less.

“Take your house, for example,” Wood said. “The size of the reactor that we’d need today if we implemented this technology would be less than the size of a 250-gallon fuel tank found in the typical east-coast home. I’m not finished with this yet, but at this point if we implemented the technology right now, you or a machine would have to shovel in about the weight of a man every day so that the reactor could provide enough hydrogen to take care of the average American home for a 24-hour period.

“We’re trying to make bacteria so it’s doesn’t require 80 kilograms; it will be closer to 8 kilograms.”
:smt077 Dormez braves gens, les marchés veillent sur vous... :smt077

Au fait, la "Main Invisible Des Marchés"... c'est pour nous faire plus facilement les poches ?

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Produire de l' Hydrogéne sans gaz naturel

Message par fletcher » 13 juin 2008, 12:52

Avec l'énergie solaire et les hautes températures obtenues, ne peut-on pas "cracker l'eau" afin d'en extraire l'hydrogène presque gratuitement ?

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Re: [Futur] dans 200 ans, plus de fossiles du tout...

Message par energy_isere » 13 juin 2008, 12:53

fletcher a écrit :Avec l'énergie solaire et les hautes températures obtenues, ne peut-on pas "cracker l'eau" afin d'en extraire l'hydrogène presque gratuitement ?
:lol:
Merci de nous indiquer la recette !

Ben non, pas de bol, l' Hydrogéne est trop lié à l' atome d' Oxygéne.

C' est l' electrolyse qui permet de les séparer.
Avec des haute temperature on peut elelctrolyser avec des energies electrique moindres. C' est une des voie de fabrication de l' H2 couplé avec des centrales nucléaire de Gen iV en projet.

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Re: [Futur] dans 200 ans, plus de fossiles du tout...

Message par fletcher » 13 juin 2008, 13:35

Désolé, c'est encore une voie sans issue, on est foutu ](*,)

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Message par Raminagrobis » 14 juin 2008, 10:23

energy_isere a écrit : :lol:
Merci de nous indiquer la recette !

Ben non, pas de bol, l' Hydrogéne est trop lié à l' atome d' Oxygéne.

C' est l' electrolyse qui permet de les séparer.
Avec des haute temperature on peut elelctrolyser avec des energies electrique moindres. C' est une des voie de fabrication de l' H2 couplé avec des centrales nucléaire de Gen iV en projet.
Il y a aussi des concepts de cycles chimiques pour séparer l'eau, le plus étudié est le cycle soufre iode

http://fr.wikipedia.org/wiki/Cycle_soufre-iode

Ca peut en théorie transformer de la chaleur en hydrogène avec un rendement de 50%. Il faut disposer d'une source de chaleur à 830°. On peut donc imaginer un réacteur nucléaire GenIV, ou un four solaire à très forte concentration. Utiliser une chaudière à énergie chimique (fossile ou biomasse) serait idiot, car avec les ombustibles on peut produire de l'hydrogène plus efficacement par gazéificiation.

C'est loin d'être validé industriellement.

L'iode et le soufre tournent en circuit fermé.

La chaleur résiduelle est récupérée à 120°, on peut donc imaginer plusieurs facons de l'utiliser.

Après il faudra blinder ça question sécurité, parce que accoler une usine d'hydrogène à un réacteur nucléaire... :-k
Toujours moins.

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