Production d'hydrogèneLa production d'hydrogène, ou plus exactement de dihydrogène, est en grande majorité réalisée par extraction chimique depuis des combustibles fossiles, principalement du méthane, du charbon et de coupes pétrolières. La production de dihydrogène par cette voie présente l'avantage d'un coût compétitif, mais l'inconvénient d'être à l'origine d'émissions de non biogénique, qui dépassent généralement dix kilogrammes de par kilogramme d'hydrogène produit.
HydrogèneLhydrogène est l'élément chimique de numéro atomique 1, de symbole H. L'hydrogène présent sur Terre est presque entièrement constitué de l'isotope H (ou protium, comportant un proton et zéro neutron) et d'environ 0,01 % de deutérium H (un proton, un neutron). Ces deux isotopes de l'hydrogène sont stables. Un troisième isotope, le tritium H (un proton, deux neutrons), instable, est produit dans les réactions de fission nucléaire (réacteurs nucléaires ou bombes).
Stockage de l'hydrogèneLe concept de stockage de l'hydrogène désigne toutes les formes de mise en réserve du dihydrogène en vue de sa mise à disposition ultérieure comme produit chimique ou vecteur énergétique. Plusieurs possibilités existent, qui présentent avantages et inconvénients. Sous forme de gaz, le dihydrogène est peu dense et doit être fortement comprimé. La liquéfaction du dihydrogène se réalise à très basse température. L'hydrogène solide nécessite d'être lié à d'autres composants, notamment sous la forme d'hydrure.
Véhicule à hydrogèneUn véhicule à hydrogène est un moyen de transport qui utilise une transformation chimique du dihydrogène comme énergie de propulsion. En particulier, on appelle voiture à hydrogène un véhicule à propulsion électrique muni d'une pile à combustible utilisant le plus souvent l'hydrogène comme combustible réducteur. C'est un type particulier de véhicule à pile à combustible. Cette appellation englobe des véhicules du domaine de l'aérospatiale (comme les fusées) ou du domaine militaire (comme des sous-marins à hydrogène), bien que l'usage courant renvoie plutôt au monde des transports.
Économie hydrogèneLéconomie hydrogène ou économie de l'hydrogène est le modèle économique dans lequel le dihydrogène (de formule chimique ) servirait de vecteur d'énergie commun pour mutualiser les différents types de production d’énergie et pallier le problème de l’intermittence des énergies renouvelables. Ce principe est envisagé pour la première fois par Jules Verne en 1874, puis de façon plus détaillée par John Burdon Sanderson Haldane en 1923, et l'Allemagne nazie l'utilise pour produire des combustibles synthétiques à partir du charbon.
Liaison hydrogènevignette|Liaison hydrogène entre des molécules d'eau. La liaison hydrogène ou pont hydrogène est une force intermoléculaire ou intramoléculaire impliquant un atome d'hydrogène et un atome électronégatif comme l'oxygène, l'azote et le fluor. L'intensité d'une liaison hydrogène est intermédiaire entre celle d'une liaison covalente et celle des forces de van der Waals (en général les liaisons hydrogène sont plus fortes que les interactions de van der Waals).
Atome d'hydrogèneL'atome d'hydrogène est le plus simple de tous les atomes du tableau périodique, étant composé d'un proton et d'un électron. Il correspond au premier élément de la classification périodique. La compréhension des interactions au sein de cet atome au moyen de la théorie quantique fut une étape importante qui a notamment permis de développer la théorie des atomes à N électrons. C'est pour comprendre la nature de son spectre d'émission, discret, alors que la théorie classique prévoyait un spectre continu, que Niels Bohr a introduit en 1913 un premier modèle quantique de l'atome (cf.
MéthyleEn chimie, le groupe méthyle (souvent abrégé Me) est le radical alkyle hydrophobe dérivé du méthane (CH4). Sa formule est CH3—. Selon la nomenclature internationale de l'IUPAC, pour nommer les radicaux organiques, on remplace, dans le nom de l'alcane correspondant, le suffixe -ane par le suffixe -yle. On trouve ce substituant dans beaucoup de composés organiques, comme le biogazole (à base de méthyl ester). On le trouve également dans un certain nombre d'acides aminés codés par le code génétique tels que l'alanine, la valine et la leucine.
Infrastructure hydrogèneLes infrastructures hydrogène sont les infrastructures de transport par pipeline de l'hydrogène, les points de production d'hydrogène et les stations à hydrogène (parfois regroupées comme une autoroute de l'hydrogène) pour la distribution ainsi que la vente de carburant hydrogène, et donc une condition préalable cruciale avant une commercialisation réussie de technologie de la pile à combustible automobile.
BiohydrogenBiohydrogen is H2 that is produced biologically. Interest is high in this technology because H2 is a clean fuel and can be readily produced from certain kinds of biomass, including biological waste. Furthermore some photosynthetic microorganisms are capable to produce H2 directly from water splitting using light as energy source. Besides the promising possibilities of biological hydrogen production, many challenges characterize this technology. First challenges include those intrinsic to H2, such as storage and transportation of an explosive noncondensible gas.
Réaction endergoniquevignette|Graphe de l'évolution de l'énergie par le temps dans une réaction endergonique. Une réaction endergonique est une réaction chimique nécessitant un apport d'énergie. C'est une réaction pour laquelle la variation de l'enthalpie libre (, fonction de Gibbs) est positive. Les variations de l'énergie libre incluent les variations de l'enthalpie et de l'entropie, à la différence des réactions exothermiques et endothermiques, qui ne se définissent que par des variations de l'enthalpie seule, ces dernières étant liées à une perte ou un gain de chaleur.
Cellule photoélectrochimiqueUne cellule photoélectrochimique utilise la lumière et des réactions chimiques pour produire de l'électricité. C'est un composant électronique qui, exposé à la lumière (photon), décompose l'eau en oxygène et hydrogène. On peut ensuite utiliser cet hydrogène dans des piles à combustible ou des moteurs à hydrogène. Une telle cellule photoélectrochimique est formée d'une électrode photosensible immergée dans un électrolyte ou dans de l'eau.
ÉlectrochimieL’électrochimie est la discipline scientifique qui s’intéresse aux relations entre la chimie et l’électricité. Elle décrit les phénomènes chimiques couplés à des échanges réciproques d’énergie électrique. L'électrochimie comprend toutes technologies et techniques issues de ses travaux scientifiques, comme les travaux concernant l'électrolyse, la corrosion, les piles, les piles à combustibles, les accumulateurs, et l'électrodéposition.
Réaction chimiqueUne réaction chimique est une transformation de la matière au cours de laquelle les espèces chimiques qui constituent la matière sont modifiées. Les espèces qui sont consommées sont appelées réactifs ; les espèces formées au cours de la réaction sont appelées produits. Depuis les travaux de Lavoisier (1777), les scientifiques savent que la réaction chimique se fait sans variation mesurable de la masse : , qui traduit la conservation de la masse. thumb|La réaction aluminothermique est une oxydo-réduction spectaculaire.
Cellule électrochimiquevignette| Une configuration de cellule électrochimique de démonstration ressemblant à la cellule Daniell. Les deux demi-cellules sont reliées par un pont salin portant des ions entre elles. Les électrons circulent dans le circuit externe. Une cellule électrochimique est un appareil capable de générer de l'énergie électrique à partir de réactions chimiques ou d'utiliser de l'énergie électrique pour provoquer des réactions chimiques.
Hydrogène métalliqueL'hydrogène métallique est une phase de l'hydrogène qui survient lorsqu'il est soumis à une très forte pression. C'est un exemple de matière dégénérée. Il est estimé qu'il y a un intervalle de pressions (autour de ) tel que l'hydrogène métallique est liquide, même à de très basses températures. L'hydrogène métallique consiste en un treillis de noyaux atomiques, des protons, dont l'espacement est significativement plus petit que le rayon de Bohr. En effet, l'espacement est davantage comparable à une longueur d'onde d'électron (voir hypothèse de De Broglie).
Métallocènevignette|Poudre de ferrocène . Les métallocènes sont des complexes organométalliques de type sandwich ayant pour formule générale , souvent écrite , où est un élément métallique à l'état d'oxydation +2 entre deux ligands cyclopentadiényle parallèles. La notation « » indique que l'atome de métal est lié par une liaison haptique aux cinq atomes de carbone de chaque cycle cyclopendadiényle. Ces derniers sont généralement abrégés « Cp », de sorte que les métallocènes s'écrivent fréquemment .
Craquage de l'eauLe craquage de l'eau est un processus aboutissant à la dissociation de l'hydrogène et de l'oxygène de l'eau, atomes composant la molécule d'eau , par thermolyse, électrolyse ou radiolyse. La réaction thermochimique commence à haute température (entre ) pour devenir complète vers . Le bilan de la décomposition d'une molécule d'eau ci-après : H2O → H2 + O2 s'établit comme suit, pour une mole d'eau : comme la molécule d'eau H2O est constituée de deux liaisons O-H dont chacune a une énergie molaire de , leur rupture absorbe ; la recomposition des molécules de dihydrogène gazeux produit un apport d'énergie : 2 H → H2 + ; la recomposition du dioxygène libère quant à elle : 2 O → O2 + , soit par mole d'eau initiale.
Exergonic processAn exergonic process is one which there is a positive flow of energy from the system to the surroundings. This is in contrast with an endergonic process. Constant pressure, constant temperature reactions are exergonic if and only if the Gibbs free energy change is negative (∆G < 0). "Exergonic" (from the prefix exo-, derived for the Greek word ἔξω exō, "outside" and the suffix -ergonic, derived from the Greek word ἔργον ergon, "work") means "releasing energy in the form of work".
Réaction exergoniquevignette|Graphe de l'évolution de l'énergie par le temps dans une réaction exergonique. Une réaction exergonique est une réaction chimique spontanée qui libère de l'énergie, un travail, vers son environnement. C'est une réaction pour laquelle la variation de l'enthalpie libre (, fonction de Gibbs) est négative (à température et pression constantes). Les variations de l'énergie libre incluent les variations de l'enthalpie et de l'entropie, à la différence des réactions exothermiques et endothermiques, qui ne se définissent que par des variations de l'enthalpie seule, ces dernières étant liées à une perte ou un gain de chaleur.
