AFHYPAC

Association Française pour l’Hydrogène et les Piles à combustible. Elle fédère les acteurs de l’hydrogène et des piles à combustible en France : entreprises, laboratoires et instituts de recherche, pôles de compétitivité, collectivités territoriales et associations régionales. Avec le soutien de l’ADEME (Agence de Maîtrise de l’Energie), l’AFHYPAC assure l’animation de cette filière industrielle d’avenir.

Alcaline

Rien à voir avec une marque de piles. C’est en fait le nom du procédé d’électrolyse le plus employé dans l’industrie, utilisant une solution aqueuse à base de potasse. Les autres techniques sont l’électrolyse acide de type PEM (avec un électrolyte solide à membrane polymère conductrice de protons) et l’électrolyse à haute température.

Bleu (hydrogène bleu)

L’hydrogène bleu se situe entre le gris (issu des hydrocarbures et émettant beaucoup de CO2) et le vert (plus vertueux car obtenu à partir d’énergies renouvelables). Il s’agit en fait d’un produit un peu plus écologique. A la base, cet hydrogène est produit à partir de gaz, mais le captage de CO2 permet de réduire son impact environnemental. La technique consiste à “capturer” le dioxyde de carbone, puis de le stocker dans le sous-sol terrestre (ou le valoriser d’une manière ou d’une autre) pour éviter son rejet dans l’atmosphère. L’hydrogène bleu sera un mode intermédiaire, avant de pouvoir faire de la production en masse d’hydrogène vert.

Brun (hydrogène brun)

Il s’agit d’un hydrogène obtenu par gazéification du lignite, une roche sédimentaire intermédiaire entre la tourbe et la houille. Le lignite est un charbon composé de 65 à 75 % de carbone.

Catalyseur

Cet équipement est utilisé dans l’électrolyse de l’eau pour produire de l’hydrogène vert. C’est un élément déterminant qui permet d’accélérer la dissociation des molécules d’eau. Il utilise essentiellement du platine, mais des recherches sont engagées pour utiliser des matériaux moins chers, comme par exemple du cuivre dopé avec de l’oxyde de chrome et du nickel.

Conversion

L’hydrogène est un vecteur énergétique quasiment inexistant dans la nature à l’état moléculaire. Il faut donc le produire avant de l’utiliser ou éventuellement le stocker. On y parvient par divers procédés : le reformage ou gazéification d’hydrocarbures, l’électrolyse de l’eau ou la dissociation thermochimique de l’eau ou de la biomasse. La conversion en hydrogène par électrolyse de l’eau, consiste à “casser” des molécules d’eau en hydrogène et en oxygène, en utilisant le courant produit par des énergies renouvelables.

Dihydrogène

C’est en fait le vrai nom de l’hydrogène, tel qu’il existe à l’état gazeux aux conditions normales de température et de pression. La molécule H2 (pour dihydrogène) est constituée de deux atomes d’hydrogène.

DMFC

La Direct Methanol Fuel Cell (DMFC) est une pile à méthanol. Ce carburant est directement transformé par la pile sans étape préalable de reformage. Contrairement à l’hydrogène, qui est difficile à stocker et qui doit être utilisé sous forme de gaz sous pression, l’éthanol se stocke très facilement à température ambiante sous forme liquide.

Electrolyse

L’électrolyse est un procédé qui décompose l’eau (H2O) en dioxygène (O2) et dihydrogène gazeux (H2) grâce à un courant électrique. La cellule électrolytique est constituée de deux électrodes immergées dans un électrolyte (l’eau elle-même) et connectées aux pôles opposés de la source de courant continu. Ce procédé est connu depuis 1800. L’électrolyse représente moins de 1 % de la capacité totale de production de l’hydrogène. Toutefois, en raison de la baisse des prix, le recours croissant aux sources renouvelables conduit à son développement. L’Europe pousse par exemple en faveur de l’hydrogène vert, ce qui va permettre de développer l’électrolyse et de réduire le bilan carbone.

European Clean Hydrogen Alliance

Créée par l’Union Européenne, la structure a pour vocation de rassembler des acteurs de premier plan du secteur, mais aussi la société civile, des ministres nationaux et régionaux et la Banque européenne d’investissement. Cette alliance constituera une réserve de projets d’investissement destinée à accroître la production et soutiendra la demande d’hydrogène propre dans l’UE.

Fatal (hydrogène fatal)

De l’hydrogène est produit lors de la fabrication du chlore ou de l’ammoniac. On appelle cela de l’hydrogène fatal. C’est un sous-produit qui n’est généralement pas utilisé, alors qu’il pourrait être valorisé. Selon l’ADEME, 50 000 tonnes d’hydrogène fatal seraient rejetées annuellement en France, soit environ 5 % de la production nationale. Si on pouvait récupérer ce type d’hydrogène, il y aurait moyen de faire rouler 330 000 véhicules en France et 2 millions de véhicules au niveau européen.

FCH-JU

Le Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking (FCH JU) est un partenariat public privé qui réunit la Commission européenne, les industriels et les chercheurs dans le domaine de l’hydrogène. Il vise à mettre en œuvre un programme de recherche et d’innovation pour que ces technologies soient commercialisées le plus rapidement possible.

Gaz d’hydrogène

L’hydrogène est le gaz le plus léger de tout l’Univers : un litre de ce gaz ne pèse que 90 mg à pression atmosphérique, il est donc environ 11 fois plus léger que l’air que nous respirons.

Gazéification

Procédé permettant de transformer un composé solide en gaz riche en hydrogène. Les sources sont principalement le charbon et la biomasse.

Gris

C’est la forme la plus « sale » de production de l’hydrogène. On utilise ce terme quand il est produit à partir de pétrole ou de gaz naturel par vaporeformage. La tendance est de réduire les émissions de CO2 par captage, afin de faire passer cet hydrogène du gris au bleu.

H2

Ce symbole est celui du dihydrogène, que l’on appelle aussi hydrogène moléculaire ou, à l’état gazeux, gaz d’hydrogène.

Hydrogen Council

Le Conseil de l’hydrogène est une initiative mondiale impliquant les PDG de plus de 80 grandes sociétés de l’énergie, des transports et de l’industrie avec une vision partagée et à long terme pour développer l’économie de l’hydrogène.

Hydrogen Europe

Association qui regroupe les acteurs de l’industrie, les organismes de recherche et les associations nationales en Europe. Elle compte 160 membres. Son rôle est de promouvoir l’hydrogène, en lien avec le FCH-JU (Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking).

Hydrogène 

Il s’agit de l’élément chimique de numéro atomique 1, de symbole H. Sur Terre, il est surtout présent à l’état d’eau liquide, solide (glace) ou gazeuse (vapeur d’eau). Mais, il se trouve aussi dans les émanations de certains volcans sous la forme H2 (dihydrogène) et de méthane CH4. Le chimiste français Antoine Lavoisier a désigné ce gaz par le nom hydrogène, composé du préfixe « hydro- », signifiant « eau », et du suffixe « -gène », signifiant, « engendrer ». Il s’agit du gaz de formule chimique H2 dont le nom scientifique est désormais « dihydrogène ».

Inflammable

Eh oui, l’hydrogène ça brûle et ça peut exploser. Ce gaz a été mis en évidence par le chimiste britannique Henry Cavendish en 1766, qui l’a appelé « air inflammable » parce qu’il brûle ou explose en présence de l’oxygène, où il forme de la vapeur d’eau. L’hydrogène peut faire peur, car il a été utilisé dans les ballons dirigeables de type Zeppelin (comme celui qui a pris feu en 1937 aux Etats-Unis, le LZ 129 Hindenburg) avant d’être remplacé par l’hélium moins dangereux car non combustible. Aujourd’hui, le risque est maîtrisé.

Liquide (hydrogène liquide)

L’hydrogène se liquéfie lorsqu’on le refroidit à une température inférieure de -252,87°C. Dès lors, à une pression de 1,013 bar, on peut stocker 5 kg d’hydrogène dans un réservoir de 75 litres. Toutefois, afin de pouvoir conserver l’hydrogène liquide à cette température, les réservoirs doivent être parfaitement isolés.

Naturel (hydrogène naturel)

La production de dihydrogène naturel au niveau de dorsales (chaînes de montagnes sous-marines) est connue depuis les années 1970. Elle fait l’objet aujourd’hui d’études plus poussées. Il s’agit de réactions entre l’eau et les roches magmatiques affleurantes du manteau terrestre. Des sources ont été identifiées en Russie, aux États-Unis, au Brésil, ou encore à Oman. Le Mali est depuis 2015 le seul pays où l’on exploite l’hydrogène naturel, dans le village de Bourakébougou, à 60 km au nord de Bamako.

Noir (hydrogène noir)

Il s’agit d’un hydrogène obtenu par gazéification du charbon.

PAC

C’est le diminutif de la pile à combustible. Le principe est de produire simultanément de l’électricité et de la chaleur en recombinant de l’oxygène et de l’hydrogène, en rejetant simplement de la vapeur d’eau. La réaction d’oxydation de l’hydrogène est accélérée par un catalyseur qui est généralement du platine. On trouve deux types de piles, les PEM et les SOFC (voir les définitions).

PEM

Les piles à membranes échangeuses de protons (PEMFC, pour Proton exchange membrane fuel cell) fonctionnent à basse température et sont privilégiées pour les applications liées au transport en raison de leur compacité.

Photosynthèse

Il sera sans doute possible demain de produire de l’hydrogène, uniquement à partir de lumière et d’eau. Plusieurs micro-organismes produisent en effet naturellement de l’hydrogène, lors de la photosynthèse. C’est le cas par exemple de certaines algues vertes unicellulaires ou de certaines cyanobactéries, qui possèdent l’avantage de produire de l’hydrogène à partir de l’énergie solaire en utilisant juste de l’eau. Cette méthode de production d’hydrogène évite tout dégagement direct de gaz à effet de serre. Aujourd’hui, elle en est au stade du laboratoire.

Platine

Les piles à combustible de type PEM (Proton Exchange Membrane) capables de générer de l’électricité à partir d’hydrogène, recourent à du platine – un catalyseur très performant – qui permet d’améliorer les rendements et un fonctionnement à basse température, généralement à 70°C. A l’instar du lithium pour le déploiement des véhicules électriques à batterie, l’emploi du platine est souvent présenté comme un problème majeur. Mais, on en utilise de moins en moins. Ainsi, pour une pile de 100 kW, comme sur une Toyota Mirai, il faut un peu moins de 30 grammes de platine.

Power to gas

Ce procédé consiste à intégrer et à valoriser des énergies renouvelables par l’intermédiaire de l’électricité verte, en produisant de l’hydrogène qui est ensuite transporté par le réseau existant de gaz. Par exemple, à Dunkerque, ENGIE expérimente ce concept à la fois pour chauffer 200 logements d’un nouveau quartier d’habitation et pour alimenter en carburant Hythane (mélange d’hydrogène et de gaz naturel) la flotte de bus qui roule aujourd’hui au GNV. Le Power to gas est aussi expérimenté à Fos-sur-Mer à travers la plateforme Jupiter 1000.

Pression

Pour stocker 1 kg d’hydrogène, Il faut un volume d’environ 11 m3, c’est-à-dire le volume du coffre d’un grand utilitaire. C’est la raison pour laquelle la majeure partie des constructeurs automobiles a retenu la solution du stockage sous forme gazeuse à haute pression. A 700 bar, on peut stocker 5 kg d’hydrogène dans un réservoir de 125 litres. Mais on trouve également des pressions inférieures, par exemple 350 bar pour les utilitaires et les bus, ou 200 bar pour les vélos à hydrogène.

Prolongateur d’autonomie

Ce système permet d’utiliser une pile à combustible afin d’augmenter l’autonomie d’un véhicule électrique. Ce « range extender » permet de doubler le rayon d’action. C’est la technologie qui a permis à Symbio d’introduire l’hydrogène chez Renault, à bord du Kangoo Z.E, puis sur le Master Z.E. La combinaison des deux énergies (batteries + pile) permet aux flottes captives d’utiliser leur véhicule plus longtemps avant de refaire le plein.

Reformage

Technologie qui consiste à faire réagir du méthane avec de l’eau pour obtenir un gaz de synthèse contenant de l’hydrogène. C’est la technologie majoritairement utilisée dans la production industrielle. Les sources sont le gaz naturel ou le biogaz. Une fois purifié, le méthane réagit avec de la vapeur d’eau pour former un gaz de synthèse contenant du monoxyde de carbone (CO) et de l’hydrogène (H2). Ensuite, la vapeur d’eau réagit avec le monoxyde de carbone du gaz de synthèse pour former du dioxyde de carbone (CO2) et plus d’hydrogène. Ce mélange, riche en CO2 et en H2, est ensuite purifié pour obtenir de l’hydrogène à environ 99,9%.

SOFC

Les piles à oxydes solides (SOFC, pour Solid oxide fuel cell) sont privilégiées pour les applications stationnaires de cogénération.

Stack

C’est le cœur de la pile à combustible. Il est constitué d’un empilement de cellules qui forment un stack. Dans cet ensemble, on retrouve des membranes, des plaques bipolaires, un collecteur de courant, une couche de diffusion de gaz et des plaques de compression.

Stockage

L’hydrogène permet le stockage massif et intersaisonnier des excédents de la production électrique issue des énergies renouvelables (éolienne et photovoltaïque). Quand la production est plus importante que sa consommation, l’excédent pourrait être utilisé pour produire de l’hydrogène par électrolyse de l’eau. Cet hydrogène renouvelable peut ensuite être reconverti en courant électrique ou valorisé dans le réseau gazier. On peut stocker l’hydrogène sous forme gazeuse, liquide et même solide (dans des hydrures métalliques associant du nickel, du titane et du magnésium).

Vaporeformage

Ce procédé consiste à produire de l’hydrogène à partir d’un gaz, essentiellement du méthane, en réaction avec de la vapeur d’eau (utilisée comme oxydant pour opérer une conversion catalytique). C’est le procédé le moins coûteux mais il émet du CO2. Il représente 80 % de la production française d’hydrogène.

Vert (hydrogène vert)

C’est sous cette forme que l’hydrogène se montre le plus vertueux. Grâce à une électricité verte, issue d’énergies renouvelables), il est possible de réaliser une électrolyse et d’obtenir un hydrogène totalement décarboné. Ce type d’hydrogène est soutenu par l’Europe, qui vise en 2024 un objectif de production d’un million de tonnes d’hydrogène renouvelable et en 2030 de dix millions de tonnes dans l’UE.

Zéro émission

Un véhicule à hydrogène est avant tout un véhicule électrique. Il partage d’ailleurs la plupart des composants des véhicules à batterie, dont le moteur électrique. A ce titre, il est considéré comme un véhicule zéro émission (de CO2). Le véhicule à hydrogène bénéficie des mêmes avantages qu’un véhicule électrique classique au niveau des bonus et de la vignette Crit’Air.