Divety

Divety
Suuntaa-antava kuva artikkelista Dihydrogen
Henkilöllisyystodistus
IUPAC-nimi vety
Synonyymit

vety

N o CAS 1333-74-0
N o ECHA 100 014 187
N O EY 215-605-7
PubChem 783
N o E E949
Hymyilee [HH]
PubChem , 3D-näkymä
InChI InChI: 3D -näkymä
InChI = 1 / H2 / h1H
Ulkomuoto hajuton, väritön, paineistettu kaasu
Kemialliset ominaisuudet
Kaava H 2   [isomeerit]
Moolimassa 2,01588 ± 0,00014  g / mol
H 100%,
Fyysiset ominaisuudet
T ° fuusio -259,1  ° C
T ° kiehuu -252,76  ° C
Liukoisuus 21,4  ml in 1  l : aan vettä
(so 1,92  mg / l ) ( 0  ° C )
8,5  ml: in 1  l : aan vettä
( so 0,76  mg / l ) ( 80  ° C )
Liukoisuusparametri δ 6,9  MPa 1/2 ( 25  ° C )
Tilavuusmassa 0,089 88  g / l (kaasu, CNTP ),

0,070 8  kg / l (neste, −253  ° C ),
0,070 6  kg / l (kiinteä aine, −262  ° C )

yhtälö:
Nesteen tiheys kmol m -3 ja lämpötila Kelvinissä, 13,95 - 33,19 K.
Lasketut arvot:

T (K) T (° C) ρ (kmol m -3 ) ρ (gcm -3 )
13.95 −259,2 38 487 0,07759
15.23 −257,92 37,84583 0,0763
15,87 −257,28 37,51681 0,07563
16.52 −256,63 37,18175 0,07496
17.16 -255,99 36,84028 0,07427
17.8 −255,35 36,49198 0,07357
18.44 −254,71 36,133636 0,07285
19.08 −254,07 35,77292 0,07212
19.72 −253,43 35,40106 0,07137
20.36 −252,79 35,02013 0,0706
21 −252.15 34,62937 0,06981
21.65 −251,5 34,22792 0,069
22.29 −250,86 33,81481 0,06817
22.93 −250,22 33,38889 0,06731
23.57 −249,58 32,94883 0,06642
T (K) T (° C) ρ (kmol m -3 ) ρ (gcm -3 )
24.21 −248.94 32.49306 0,06551
24.85 −248,3 32,0197 0,06455
25,49 −247,66 31.52649 0,06356
26.14 −247.01 31.01065 0,06252
26,78 −246,37 30,46869 0,06142
27.42 −245,75 29.89621 0,06027
28.06 −245,09 29,28741 0,05904
28.7 −244,45 28,6345 0,05773
29.34 −243,81 27.92657 0,0563
29.98 −243,17 27.14756 0,05473
30,62 −242.53 26.27211 0,05296
31.27 −241,88 25.25606 0,05092
31.91 −241.24 24.00926 0,0484
32.55 −240,6 22.28192 0,04492
33.19 −239,96 15.516 0,03128

Kaavio P = f (T)

Itsesyttymislämpötila lämpötilan 500  kohteeseen  571  ° C: seen
Leimahduspiste syttyvää kaasua
Räjähdysrajat ilmassa 4 - 76  til-%
Kyllästävä höyrynpaine

yhtälö:
Paine pascaleissa ja lämpötila kelvineinä, 13,95 - 33,19 K.
Lasketut arvot:

T (K) T (° C) P (Pa)
13.95 −259,2 7,211,6
15.23 −257,92 14,277,41
15,87 −257,28 19 352,41
16.52 −256,63 25 683,82
17.16 -255,99 33 453
17.8 −255,35 42 847,93
18.44 −254,71 54 062,16
19.08 −254,07 67,293,89
19.72 −253,43 82,745,33
20.36 −252,79 100 622,13
21 −252.15 121 133,06
21.65 −251,5 144 489,77
22.29 −250,86 170 906,72
22.93 −250,22 200 601,25
23.57 −249,58 233 793,74
T (K) T (° C) P (Pa)
24.21 −248.94 270 707,84
24.85 −248,3 311570,84
25,49 −247,66 356 614,08
26.14 −247.01 406 073,41
26,78 −246,37 460,189,77
27.42 −245,75 519,209,73
28.06 −245,09 583 386,15
28.7 −244,45 652 978,85
29.34 −243,81 728,255,32
29.98 −243,17 809 491,45
30,62 −242.53 896 972,33
31.27 −241,88 990 993,02
31.91 −241.24 1 091 859,45
32.55 −240,6 1 199 889,22
33.19 −239,96 1,315,400
P = f (T)
Kriittinen piste 13,0  baaria, -239,95  ° C
Kolmoispiste -259,3467  ° C ;

7,205  kPa abs

Lämmönjohtokyky 42,5 × 10 −5  cal cm −1  s −1  K −1 - 16,85  ° C
Äänen nopeus 1310  m s −1 ( 27  ° C , 1  atm )
Lämpökemia
S 0 kaasu, 1 bar 130,68  J K −1  mol −1
A fus H ° 0,058 68
Δ vap H ° 0,90  kJ mol −1 ( 1  atm , −252,76  ° C )
C s 14 266  J kg −1  K −1 - 293  K.
PCS 285,8  kJ / mol ( 25  ° C , kaasu)
PCI 242,7  kJ / mol
Varotoimenpiteet
SGH
SGH02: SyttyvääSGH04: Paineenalaiset kaasut
Vaara H220 H220  : Erittäin helposti syttyvä kaasu
WHMIS
V: PainekaasuB1: Syttyvä kaasu
A, B1, A  : Painekaasun
kriittinen lämpötila = −239,9 ° C
B1  : Syttyvien kaasujen
alempi syttymisraja = 4,0% Ilmoitus 

1,0%: ssa luokituskriteerien mukaisesti
NFPA 704
kaasu:

NFPA 704 -symboli.

4 0 0  
jäähdytetty neste:

NFPA 704 -symboli.

4 3 0  
Kuljetus
23
   1049   
Kemler -koodi:
23  : syttyvä kaasu
YK -numero  :
1049  : PURISTETTU VETY
Luokka:
2.1
Luokituskoodi:
1F  : Painekaasu, syttyvä;
Etiketti: 2.1  : Syttyvät kaasut (vastaa ison kirjaimen F osoittamia ryhmiä);
ADR 2.1 -kuvake


223
   1966   
Kemler koodi:
223  : jäähdytetyn nesteytetyn kaasun, palava
YK-numero  :
1966  : HYDROGEN JÄÄHDYTETTY NESTE
-luokka:
2,1
Luokituskoodi:
3F  : Jäähdytetty nesteytetty kaasu, syttyvä;
Etiketti: 2.1  : Syttyvät kaasut (vastaa ison kirjaimen F osoittamia ryhmiä);
ADR 2.1 -kuvake
Hengitys tukehtuminen
SI- ja STP- yksiköt, ellei toisin mainita.

Divetyfosfaatti on muoto molekyyli- elementin vedyn , joka on olemassa kaasun ja vakio-olosuhteita lämpötilan ja paineen . Molekyyleissä on kaksi vetyatomia; sen kemiallinen kaava on H 2 . Sitä kutsutaan myös "molekyylivedyksi" tai kaasumaisessa tilassa "vetykaasuksi". Kun jokapäiväisessä kielessä ei ole epäselvyyttä saman nimisen kemiallisen alkuaineen kanssa, siihen viitataan usein yksinkertaisesti "vedynä", ja joskus puhumme yksinkertaisesti "vetymolekyylistä" vetymolekyylille.

Sitä käytettiin zeppelin- tyyppi ilmalaivat käyttäen ominaisuuksia Arkhimedeen työntövoiman , ennen korvataan heliumia , mikä on vähemmän vaarallinen, koska se ei ole palavaa. Nykyään vedyn maailmanlaajuinen kulutus on noin 50 miljoonaa tonnia vuodessa. Suurin osa vedyn tuotannosta kulutetaan paikan päällä, pääasiassa kemian- ja petrokemianteollisuudessa: ammoniakin synteesi (50%), hiilivetyjen jalostus ja rikinpoisto (37%), metanolin synteesi (12%). Se valmistetaan 96% hiilivedyistä (metaani, maaöljy, hiili) ja 4% veden elektrolyysillä . Tämä tuotanto liittyy vuonna 2020, jonka tuotanto 830 miljoonaa tonnia CO 2vuodessa eli noin 2% maailman päästöistä .

Se on kevyt kaasu, jota maapallon painovoima ei voi pidätellä. Se palaa ilmassa tuottamaan vettä , joten sen nimi muodostuu etuliitteestä "hydro", kreikkalaisesta ὕδωρ (hudôr), joka tarkoittaa "vettä", ja loppuliitteestä "geeni", kreikkalaisesta γεννᾰν (gennen), "Beget" . Sitä on käytetty erityisesti lihan säilyttämiseen . Divetyfosfaatti on höyrystymislämpötilassa on 20,27  K ja sulamislämpötila on 14,02  K . Erittäin korkeissa paineissa , kuten kaasujättiläisten keskellä , nämä molekyylit hajoavat ja vedystä tulee nestemäinen metalli . Avaruudessa H 2: n pilvet ovat tähtien muodostumisprosessin perusta .

Historiallinen

Ensimmäinen tunnettu tiedemies, joka on kuvannut dihydrogeenin tuotannon, oli sveitsiläinen Paracelsus (1493-1541). Hän teki tämän löydön kaatamalla vitriolia rautajauheen päälle , mutta ei ymmärtänyt kokeen aikana luovutetun kaasun tarkkaa luonnetta .

Englantilainen kemisti Henry Cavendish (1731-1810), toistamalla Paracelsuksen kokeita useilla eri metalleilla , huomaa, että näin tuotettu kaasu eroaa ilmasta, on syttyvää ja sillä on alhainen tiheys. Hän kutsui tätä kaasua "syttyväksi ilmaksi" (englanniksi: syttyvä ilma ) ja huomaa, että se on veden palamistuote . Dihappi on hänelle nimetty "elintärkeää ilmaa".

Ranskalainen kemisti Antoine Lavoisier, joka on vahvistanut Cavendishin kokeet, ehdottaa sanaa "vety" ilmaisun "syttyvä ilma" korvaamiseksi. Tämä sana on muodostettu etuliite hydro (kreikan ὕδωρ (hudôr), ”vesi”) ja pääte -geenin (kreikan γεννᾰν (gennen), ”tuottaa”). Sana vety tarkoittaa siis vettä tuottavaa .

Myöhemmin tieteellisellä alalla käytetään sanaa "vety" kemiallisen alkuaineen H nimeämiseksi ja sanaa "vety" käytetään molekyylissä H 2 .

Kemialliset ominaisuudet

Tunnustustesti

Dihydrogeenin läsnäolon testaamiseksi liekehtivä loki lähestytään divetyä sisältävään koeputkeen . Lämmönlähteen käynnistämä kemiallinen reaktio vedyn palamisessa hapen kanssa ilmassa tuottaa tunnusomaisen melun, jota kutsutaan "haukkumiseksi" tai "haukkumiseksi".

Palaminen

Palaminen Vedyn dihappea , joka tuottaa vesi , on 2 H 2 (g) + O 2(g) → 2 H20(the). Se on erityisen väkivaltainen (katso tunnistustesti) ja erittäin eksoterminen  : sen lämpöarvo on 141,86 MJ / kg [tai 141,79  MJ / kg ] (lämpötilassa 25  ° C [tai 15  ° C ] alle 1  atm ) tai tavallinen palamisentalpia. kello 25  ° C: ssa , ja -285,84  kJ / mol , on 100  ° C: ssa , ja -283,45  kJ / mo l (H 2 kaasu, O 2 kaasu, mutta H 2 O neste , kuten lämpöarvo on suurempi tai PCS), mutta 120,1  MJ / kg [tai 119,93 MJ / kg ], eli  entalpia palamisen, on 100  ° C: ssa , ja -242,8  kJ / mol (H 2 kaasu, Kaasumaiset O 2 , H 2 O höyryä , kuten alempi lämpöarvo tai tehollinen lämpöarvo  , laskenta 40,660 kJ / mol haihtumiseen vettä 100  ° C: ssa ), vastaan, esimerkiksi, vain 49,51  MJ / kg ja butaani . Tämä ominaisuus tekee siitä polttoaineen valinta avaruusalusten, mutta tekee sen varastointi vaarallinen.

Sama hapetus hitaampi käytetään tuottamaan sähköä , että polttokenno .

Orto- ja para -muodot

Vetykaasua on sekoitus kahden isomeerisen molekyylejä, jotka eroavat toisistaan spin niiden atomien ytimet . Näitä kahta muotoa kutsutaan orto- ja paravetyksi , ja orto-muoto (rinnakkaiskierrokset, kolmoistila) vastaa viritettyä tilaa, jota ei ole puhtaassa tilassa. Normaaleissa lämpötila- ja paineolosuhteissa , lämpöherätteellä, vety koostuu 75% orto -muodosta ja 25% para -muodosta. On 77  K seosta tasapainotilassa (saavutti spontaanisti useita päiviä, mutta muutaman tunnin katalyyttien) on 50%. Mutta hyvin alhaisessa lämpötilassa ortomuoto muuttuu ajan mittaan täysin para-tilaksi (antiparalleeliset pyöritykset, singletitila). Näillä kahdella muodolla on hieman erilaiset energiatasot ja siten hieman erilaiset fysikaalis-kemialliset ominaisuudet . Esimerkiksi para-vedyn sulamispiste ja kiehumispiste ovat noin 0,1  K alhaisemmat kuin orto- .

Vetylähteet

Divety on erittäin kevyt kaasu. Koska maapallon painovoima ei voi pidätellä sitä, se pakenee luonnollisesti maan ilmakehästä. Siksi sitä on ilmassa vain pieniä määriä (0,5  ppmv ) . Tämä ilmakehän niukkuus tarkoittaa, että kaikki käytetty divety tuotetaan teollisesti erilaisilla prosesseilla molekyyleistä, joihin vetyatomit ovat sitoutuneet kemiallisesti.

On kuitenkin olemassa muutamia geologinen yhteyksissä, joissa dihydrogen luonnollisesti kumpuaa maapallon . Näiltä alueilta peräisin oleva vety on nimetty termillä luonnollinen vety .

Keinotekoinen vety

Vedyn tuotantoon liittyy monia eri prosesseja , vety atomi muodostaa molekyylien lukumäärä ( vesi , hiilivedyt , sokereita ,  jne. ).

Historiallinen tuotantomenetelmä

Historiallisesti XIX th  -luvulla, divetyfosfaatti saatiin päästöjen vesihöyryä (H 2 O) tynnyrin täynnä rautajauhetta ja pelimerkkejä. Vesihöyry hapetti metallin, jolloin toiselle puolelle syntyi rautaoksidia ja toiselle vapautui vetyä. Jälkimmäinen poistui sitten tynnyristä, jossa se suodatettiin toiseen vedellä täytettyyn tynnyriin ja varastoitiin sitten suoraan aerostattiin . Tämän laitteen avulla armeija täytti tarkkailupallon missä tahansa ja muutamassa tunnissa .

Nykyiset menetelmät

Vuonna 2015 vetyä tuotettiin teollisesti eri menetelmillä:

Tutkitaan myös muita prosesseja, kuten halkeilua tai osittaista hapettumista, jonka etuna on eksoterminen .

Hiilivetyjen höyryreformointi

Höyryreformoinnin hiilivetyjä on menetelmä, joka on alussa XXI th  -luvulla, on eniten käytetty teollisessa mittakaavassa. Sen periaate perustuu hiilivetyjen (metaani jne.) Reaktioon vesihöyryn ja lämmön läsnä ollessa. Maailmanlaajuinen reaktio on kirjoitettu:

.

Energiatehokkuus on noin 40-45% joissakin laitoksissa . Teollisessa käytännössä reaktiota on nopeutettava katalyyttien tai polttimien avulla. Sen haittana on hiilidioksidin , kasvihuonekaasun , tuottaminen .

Katalyyttisiä tekniikoita tai innovatiivisempia tekniikoita, kuten plasmareformaattoreita, tutkitaan parhaillaan.

Veden elektrolyysi

Veden elektrolyysi on tekniikka, joka koostuu sähkövirran (suoran) johtamisesta veteen (johon on aiemmin lisätty elektrolyytti , kuten kaustinen sooda ), jotta saadaan aikaan vesimolekyylien dissosiaatio vedyssä ja hapessa .

Reaktio anodilla  :

2 H 2 O(l) → O 2(g) + 4 H + (aq) + 4 e -

Reaktio katodilla  :

4 H 2 O(l) + 4 e - → 2 H 2 (g) + 4 OH - (aq)

Reaktio vedessä:

4 H + (aq) + 4 OH - (aq) → 4 H 2 O (the)

Yleinen reaktio:

2 H 2 O(l) → 2 H 2 (g) + O 2 (g)

jossa (l), (g) ja (aq) tarkoittavat vastaavasti "nestefaasissa", "kaasufaasissa" ja "vesiliuoksessa".

Tämä tekniikka vaatii suuria määriä sähköä. Mukaan Ademe vuonna 2020, tehokkuus vedyn ketjun Virta-to-H2-to-Power on 25%, kun taas akkuja on 70%. Siksi sitä käytetään suhteellisen vähän.

Hiilivetyjen osittainen hapetus

Tämä reaktio on ”rikas” palaminen siinä mielessä, että tavoitteena on tuottaa kaasua, joka sisältää runsaasti H 2: ta ja CO: ta (synteesikaasu); perinteisten CO 2- ja H 2 O-tuotteiden sijasta .

Reaktio on kirjoitettu:

.

Suurimman osan ajasta ilmaa käytetään hapettimena. Sitten meillä on:

.

Reaktio on eksoterminen: esimerkiksi metaanin kanssa tapahtuvan reaktion entalpia on −35,7  kJ mol -1 .

Kuten höyryreformointireaktio, reaktion katalysointi on välttämätöntä.

Osittaisen hapetusreaktion kiinnostus on sen eksotermisessä luonteessa (toisin kuin höyryreformointireaktio), joka auttaa katalyysiä (lämpötilan nousu).

Varjopuolena on siinä, että prosenttiosuudet H 2 ovat alempia kuin ne, jotka saatiin höyryreformoinnilla, koska suurin osa typen läsnä ollessa ilmassa. Lisäksi on olemassa riski saada NO x .

Hapon vaikutus metalliin

Divetyä syntyy hapon vaikutuksesta metalliin. Esimerkki:

.


Natriumhydroksidin vaikutus alumiiniin

Divetyä voidaan valmistaa myös saattamalla natriumhydroksidi reagoimaan alumiinin kanssa seuraavan kaavan mukaisesti:

Tuotanto fotosynteesillä (sinilevät)

Jotkut sinilevät voivat hajottaa veden kemiallisesti hapeksi ja vetyksi fotosynteesireaktioiden avulla. Tämä mahdollistaisi vedyn tuottamisen aurinkoenergialla . Tällä alalla tutkitaan erityisesti geenitekniikkaa .

Luonnollinen vety

Vety tuotetaan maapallolla luonnollisesti, toisin kuin vety, joka tuotetaan keinotekoisesti uudistamalla metaani tai hiilivetyjä , sanotaan olevan luonnollinen vety tai natiivin vety .

Jakelun, tuotantokapasiteetti ja fysikaalis mekanismeja sen lähteistä tai talletukset ovat edelleen aiheena kartoitustutkimusten alussa XXI th  luvulla. Huhtikuussa 2019 käynnistettiin sen4H2-tutkimushanke ja sitä rahoitti Euroopan avaruusjärjestö , jonka tavoitteena on havaita luonnolliset vetypäästöt satelliittikuvien avulla.

Luonnollisen vedyn lähteet

Luonnollisen vedyn tuotanto rungossa on ollut tiedossa 1970-luvulta lähtien ja sitä on tutkittu viime aikoina. Nämä ovat serpentinization reaktioita ( redox- of oliviini ) veden ja magmaattisia kiviä tasan maan vaipan , helpottaa lämmön näiden eksotermisten reaktioiden  : happi H 2 O -molekyylit.kun rauta vangitsee kallioon, vetyatomit voivat vapaasti liittyä H 2: een. Näin muodostunut vety poistuu hydrotermisten tuuletusaukkojen kautta ja voi valinnaisesti reagoida vuorostaan ​​muodostaen metaania , sitten raskaampia hiilivetyjä. Liian syvälle näitä talletuksia ei voida hyödyntää vuonna 2018

Venäläinen geologi Nicolay Larin on havainnut vetypäästöt myös mannermaisten kratonien keskellä . IFP energiat Nouvelles vahvisti tämän löydön vuonna 2013, raportoi paikallisesti tärkeitä asioita, useimmissa maanosissa, Venäjä , The Yhdysvallat , vuonna Brasiliassa , vuonna Oman tai Malissa .

Ilmiötä ymmärretään edelleen huonosti, ja keskustelua tarkasta mekanismista, joka tuottaa nämä päästöt, ei ole vielä saatu päätökseen. Kyse voi olla raudan nesteytyksestä tunkeutuneella vedellä, joka on läsnä vihreän kiven vyöhykkeissä , joita on kratoneissa. Niinpä Kansasissa , lähellä Junction Cityä , talletus tunnistettiin 1980-luvulla, ja siihen kohdistui uusia korkoja 2000-luvulla; dihydrogeeni saataisiin siellä sellaisista raudan hapettumisreaktioista. Venäjällä IFP arvioi vuonna 2010 yhden syvennyksen päivittäiseksi virtaukseksi useita kymmeniä tuhansia kuutiometrejä tai 500 taksin kulutuksen. Alkuperäinen geologinen tai hydrogeologic myös vallitsee varten päästöt vedyn tutkittu Brasiliassa joissakin keiju piireissä sijaitsevat altaan sekä São Francisco .

In Yanartaş , Turkin, ”tuhatvuotinen tulipalot” ja Mount Chimera olisi palaminen kaasun muodostuu metaania (87%), vetyä (7,5-11%) ja dityppioksidin (2-4,9%), jolla on kaksinkertainen alkuperä: serpentiini, toisaalta termogeeninen kaasu . Ne olisivat olympiatulen alkuperäinen lähde .

Mali on, vuonna 2015, joka on ainoa maa, jossa luonnollinen vetyä käytetään, kylässä Bourakébougou , 60 km pohjoiseen Bamako . Kaasu olisi peräisin "öljyn ylikypsytyksestä", joka on todennäköisesti haudattu lähistöllä, ja sen varastojen arvioidaan olevan noin 1,5 miljardia kuutiometriä . Kaivojen paine ei vähene, joten täyttö täytetään jatkuvasti, mikä mahdollistaa tämän toiminnan kestävyyden.

Tulivuoren kaasut sisältävät usein pieniä määriä vetyä. Siten Havaijilla vulkaanisen kaasun tulipalossa tehty spektroskooppinen tutkimus osoitti, että kyseessä oli divetypoltto.

Kaikki magneettikivet sisältävät vetyä, jopa noin 5  l / m 3  ; siksi kaikissa porausreikissä on vetykaasunpoistoa. Venäläisen sg3-porauskokeilun aikana reikästä uutettua mutaa kuvattiin kuplivaksi tämän kaasun kanssa .

Haasteet

Toisin kuin keinotekoinen vety, joka vaatii energian tuottamista, mikä vähentää sen olevan vain energian kantaja , luonnollinen vety on todellinen energialähde , josta palaminen ei tuota vain vettä. Lisäksi yhteistuotanto voisi olla mahdollista geotermisen energian tai heliumin louhinnan avulla, mikä voisi auttaa alaa olemaan kilpailukykyinen. Vuonna 2020 teollista potentiaalia ei kuitenkaan ole määritelty tarkasti, eikä kaivoslaissa oteta vetyä huomioon monissa maissa. Vedyn havaitseminen in situ on todellakin vaikeaa, vaikka tehokkaampia ilmaisimia on kehitetty.

Teollinen käyttö

Vedyn maailmanlaajuinen kulutus on tällä hetkellä noin 50 miljoonaa tonnia vuodessa. Suurin osa vedyn tuotannosta kulutetaan työmaalla, pääasiassa kemian- ja petrokemian teollisuudessa: ammoniakin synteesi (50%), hiilivetyjen puhdistaminen ja rikinpoisto (37%), metanolin synteesi (12%).

Vedyn tärkeimmät teolliset käyttötarkoitukset ovat:

Tietyillä vetyisotoopeilla on myös erityinen teollinen tai tekninen käyttö:

Tähän mennessä on harkittu kolmea pääasiallista tapaa varastoida vetyä ajoneuvoon:

  • varastointi painekaasun muodossa;
  • varastointi nestemäisessä muodossa alhaisessa lämpötilassa;
  • varastointi kiinteässä muodossa, vety sitoutuu sitten muihin komponentteihin ( adsorptiolla tai kemiallisen yhdisteen muodossa).

Puristettu kaasu

Se on yleisin vedyn varastointimuoto.

Kaasuvarasto pakatussa muodossa (tällä hetkellä 350  baaria) mahdollistaa tyydyttävän massatiheyden saavuttamisen komposiittisäiliöillä. Varastotilavuus on edelleen pieni: 700  baarin paine on väistämätöntä tekniikan kilpailukyvyn parantamiseksi.

Tekniikka on olemassa ja sitä käytetään yleisesti. Sen haittapuolena on puristamiseen tarvittava energia ja alhainen koon tehokkuus verrattuna muihin menetelmiin. Tämä suuruus on yksi vaikeuksista puristetun kaasun muodossa olevan vedyn käytössä autoteollisuudessa.

Puristettuna vedyn tiheys 20 MPa: lla ( 200  bar) on noin 16,8 kg / m 3 , 35 MPa: lla ( 350  bar) noin 23 kg / m 3 ja 70 MPa: lla ( 700  bar) noin 38 kg / m 3 . Tämä vastaa energiatiheystiheyttä 767 kWh / m 3 (27 ° C, 35 MPa) ja silti energiatiheystiheyttä 33,3 kWh / kg.

Nesteiden varastointi 20  K ( −253  ° C ) lämpötilassa alle 10  baaria mahdollistaa mielenkiintoisten tilavuus- ja massatiheyksien saavuttamisen, mutta vaatii säiliöitä, joissa on korkea lämpöeristys haihtumisen minimoimiseksi.

Tekniikka on olemassa. Se on parempi tilavuus hyötysuhde kuin varastointia puristetun kaasun ( 70  kg / m 3 vastaan 10  kg / m 3 on 115  baaria ja 0  ° C: ssa ). Tätä etua hillitsee kuitenkin tarvittavien eristävien koteloiden suhteellisen suuri määrä.

Toisaalta nestefaasiin siirtymiseen tarvitaan huomattava määrä energiaa: nesteyttäminen kuluttaa 30-40% kaasun energiasisällöstä ja todellisessa käytössä tapahtuva menetys on merkittävä (tällä hetkellä 1,25 / tuhatta tunnissa), voimakkaasti rangaistus varastosta yli viikon.

Tätä tekniikkaa käytetään erityisesti avaruusalalla, jossa lyhyestä toteutusajasta huolimatta täyttö on jatkuvaa viimeiseen hetkeen asti.

Metallihydridit

Varastoimalla adsorboituneella alustalla, erityisesti metallihydridillä , tilavuustiheys on erittäin mielenkiintoinen, mutta painotiheys on pieni. Lisäksi kinetiikka, lämpötila ja pyöräilypaine ovat edelleen vaikeita hallittavia kohtia.

Vetyatomeja varastoidaan joihinkin metalliyhdisteisiin. Vety otetaan talteen kuumentamalla tai alentamalla painetta. Tätä tekniikkaa ymmärretään nykyään huonosti. Sen haittana on, että vaaditaan erittäin puhdasta divetyä hydridien imukyvyn tuhoutumisen välttämiseksi. Lämmitys kaasun talteenottamiseksi on myös haitta. Tämäntyyppinen varastointi, joka on edelleen tutkimuksen kohteena, on teollisen kehityksen vaiheessa ja suunnitellaan tiettyjä esittelyhankkeita, esimerkiksi aloittavan McPhyn kanssa, joka kehittää magnesiumhydriditeknologiaa (CNRS: n NEEL-instituutin teknologia). .

Tiettyjen hydridien varastointikapasiteetti.

Hydridi Massaprosentti
H 2 sisältöä
LaNi 5 H 6,5 1.4
ZnMn 2 H 3,6 1.8
TiFeH 2 1.9
Mg 2 NiH 4 3.6
VH 2 3.8
MGH 2 7.6

Hyvin tutkittu metalli on palladium , joka kautta sen hydridi PDH 2, kykenee absorboimaan suuren määrän vetyä kidehilaansa. Huoneenlämpötilassa ja ilmanpaineessa palladium voi absorboida jopa 900 kertaa vetykaasun tilavuuden, jolloin prosessi on palautuva.

Adsorptio hiilellä avulla on mahdollista tallentaa pinnalla tiettyjen hiili rakenteita , kuten esimerkiksi aktiivihiiltä tai nanoputkien , molekyylejä vety. Sen avulla on mahdollista varastoida 0,05 - 2 massaprosenttia dihydrogeeniä .

Tämäntyyppinen varastointi on tutkimusvaiheessa.

Tuotanto ja käyttö

Vuonna 2003 julkaistussa raportissa kesäkuu 2019The International Energy Agency toteaa monipuolisuutta vety, joka voidaan valmistaa kaikki fossiilisista polttoaineista, uusiutuvia energialähteitä ja ydin-, voidaan kuljettaa kaasumaisessa tai nestemäisessä muodossa, ja muuntaa sähköä tai metaania monenlaisia käyttötarkoituksia.

Voimme erottaa kolme tuotetun vedyn luokkaa sen valmistustavan mukaan (katso Nykyiset menetelmät -osa ):

Maankuoressa ( diageneesillä ja radiolyysillä ) tuotettu vety sekä alkuvety (läsnä maan muodostumisen jälkeen ) ovat muita mahdollisia lähteitä, mutta niitä ei ole vielä tutkittu.

Vuonna 2020 harmaan vedyn hinta on 1–2 € / kg, kun teollisella tavalla tuotetun vihreän vedyn hinta on 4–7 € / kg. Mukaan Julien Chauvet, Vety Ranska johtaja GDF Suez Solutions , "Kilon voit matkustaa 100 km, joka laittaa sen par bensiinin ja on samanlainen kuin diesel- kevyiden ajoneuvojen" .

Teollisuustuotanto

Vetyä tuotetaan tällä hetkellä lähes kokonaan maakaasusta , öljystä ja hiilestä .

Omiin tarpeisiinsa, teollisuus tuottaa vetyä ( esim Ranskassa, yli 900000  tonnia / vuosi vedyn, erityisesti rikin poistamiseksi raakaöljyn polttoaineista ja valmistus ammoniakin sisään typpilannoitteiden  , vety on tällöin kemiallinen panos eikä energiaa operaattori ). Edullisimmat teollinen prosessi tuottaa tämän vety, vuonna 2018, on uudistaminen on hiilivetyjen , useimmiten höyryreformoinnilla on maakaasun (joka koostuu pääasiassa metaanista ). 700 - 1100  ° C : n lämpötilassa vesihöyry reagoi metaanin kanssa, jolloin muodostuu hiilimonoksidia ja vetyä. Vedyn puhdistus on helpompaa korkeassa paineessa, reformointi suoritetaan 20 baarin paineessa . Vety / hiilimonoksidiseosta kutsutaan yleisesti "  synteesikaasuksi  ". Jos reaktio tapahtuu ylimääräisen vesihöyryn läsnä ollessa, hiilimonoksidi hapetetaan korkeammalle hapetustasolle , mikä johtaa hiilidioksidiin , mikä lisää vedyn tuotantoa .

Air Liquide -yhtiö hallitsee erityisen prosessin. Vuonna 2015, se teetti Saudi Arabiassa , on Yanbu sivuston yksikkö, jossa on yhteensä vedyn tuotantokapasiteetti 340000  m 3 / h, on CNTPs .

Vuonna 2019 Australian uusiutuvan energian virasto (ARENA) myöntää 9,41 miljoonaa Australian dollaria (8,5  M € ) Hazer-ryhmän (Australian uusiutuva energiayhtiö) hankkeelle, jonka tarkoituksena on muuntaa jätevesilietteen metanisoitumisesta peräisin oleva biokaasu vedyksi ja grafiitiksi . Hazer haluaa rakentaa 15,8 miljoonan dollarin esittelylaitoksen Munsteriin (Länsi -Australia).

Vetyala ja kestävän kehityksen haasteet

Fossiilisten hiilivetyjen "perinteisellä" teollisella vetytuotannolla on huono hiilijalanjälki ja se päästää paljon kasvihuonekaasuja ja saavuttaa 830 miljoonaa tonnia hiilidioksidia .vuodessa vuonna 2020, eli noin 2 prosenttia maailman päästöistä ja melkein yhtä paljon kuin ilmailualalla tai meriliikenteessä. Ranskassa, näiden päästöjen kokonaismäärä on lähes kymmenen miljoonaa tonnia CO 2 vastaava.vuodessa noin 2015--2017 eli 7,5% Ranskan teollisuuden kasvihuonekaasupäästöistä ADEME: n mukaan . Hyödyllisemmällä vedyn tuotannolla uusiutuvasta sähköstä kustannukset voivat laskea 30 prosenttia vuoteen 2030 mennessä uusiutuvien energialähteiden nousun ja siihen liittyvien mittakaavaetujen ansiosta .

Vety sektori tuottaa, varastoi, edistää ja parantaa vetyä ja tutkimusta. Vuonna 2015 on käynnissä kokeita vihreällä (hiilettömällä) vedyllä , mutta tätä kaasua tuotetaan edelleen "pääasiassa maakaasusta ( fossiilista ) ja käytetään kemiallisena komponenttina teollisissa prosesseissa" , huonolla hiilitasapainolla ja merkittävällä panoksella kasvihuoneilmiö . Alaa pidetään kuitenkin mielenkiintoisena kestävän kehityksen kannalta , Koska:

  • jos se tuotetaan veden elektrolyysillä ja hiilettömällä tavalla hyödyntämällä ajoittaista uusiutuvan sähkön ylijäämää (lähinnä tuuli- ja aurinkosähkö), tämä energiavektori voidaan varastoida, erityisesti kausien välisissä jaksoissa, sitten käyttää metanointiin ja / tai ruiskutetaan kaasuverkkoon (6-20 tilavuusprosenttia olosuhteista riippuen), mikä helpottaa sähköverkon tasapainoa ja joustavuutta  ;
  • sähkö, joka voidaan varastoida kaasuksi ( vetyksi tai metaaniksi) muuntamisen ansiosta, mahdollistaisi varastoida "suuruusluokkaa yhden terrawattituntia vuodessa" ja jopa useita kymmeniä terawattituntia vuodessa sähköä ADEMEn mukaan , kun uusiutuvien energialähteiden tiheys sähkön yhdistelmässä nousee 80 prosenttiin ja voisi sellaisenaan "edistää merkittävästi siirtymistä vähähiiliseen energiamalliin, erityisesti energian varastointialalla"  ;
  • vetyä voidaan käyttää sähkön tuottamiseen paikallisesti, mutta tehokkuuden menetys; että vettä elektrolyysi lähestyy 70%, mutta yleinen sähköntuotannon hyötysuhde H 2 olisi noin 25% mukaan Ademe vuonna 2020;
  • vety on yhteensopiva kodin, saaren tai alueen itse kuluttamisen kanssa, joten sitä voidaan varastoida useiden päivien, viikkojen tai kuukausien ajan, ja akut ovat lyhytaikaista säilytystä hyödyllisempiä. Se olisi jo taloudellisesti perusteltua Alueilla, joita ei ole kytketty mantereen sähköverkkoon ( esim. Eristetyt saaret, Ranskan merentakaiset yhteisöt, joissa sähköntuotanto riippuu edelleen polttoaineesta korkealla hinnalla, keskimäärin 225  € / MWh vuonna 2013) ADEME: lle);
  • vety voi ruokkia tiettyjä laivastot ammattilainen ajoneuvojen , ilman kalliita verkoston useita satoja huoltoasemia eri puolilla maata. Ademen mukaan "laivaston aseman taloudellinen malli on saatavana yli 80 kg H 2 / vrk päivittäiseen kulutukseen , vedyn markkinointiin alle 10  € / kg  " . Tässä tapauksessa sillä on edut: nopea latausaika ja suuri autonomia;
  • vetyä voidaan käyttää terästeollisuudessa korvaamaan hiili tai maakaasu rautamalmin pelkistykseen. Tämän prosessin käyttö Ranskassa kuluttaa 700 000 tonnia vetyä, mutta välttäisi 22 MtCO 2: n päästöt / vuosi eli lähes 5% maan päästöistä osoittaa Ranskan vety- ja polttokennoyhdistys (Afhypac).
Euroopassa

8. heinäkuuta 2020, Euroopan komissio esittää vihreän vedyn kehittämisohjelman, jonka tavoitteena on, että vety kattaa 12–14 prosenttia energiantarpeesta vuoteen 2050 mennessä tiettyjen teollisuuden ja liikenteen alojen hiilestä poistamiseksi. Se perustuu vetyyn edistääkseen siirtymistä energiaan ja kasvihuonekaasupäästöjen vähentämistä. Samaan aikaan sisämarkkinoista vastaava komissaari Thierry Breton ilmoittaa vetyallianssin perustamisesta.

Ranskassa

ADEME harkitsee sähköä sekoitus 40% koostuu "uusia" vuonna 2035, sitten 60% ja 70% 2050 (vastaan lähes 18% vuonna 2017, kun taas suurin osa vesivoiman lähde).

Ala pyrkii teollistamaan prosessinsa vähentääkseen kustannuksiaan (erityisesti polttokennojen kustannuksia ). Kehittäminen ”vety liikkuvuus” on myös haittaavat edelleen hyvin pieni määrä latausasemaa (ja niiden edelleen alhainen kapasiteetti: 10 kohteeseen 80  kg H 2 / d on 350  bar). Vety voi parantaa ajoneuvon tehoa, laajentaa sen kantamaa ja parantaa latausnopeutta akkuihin verrattuna.

Ademe katsoo, että vedyllä on tärkeä rooli energianmuutoksessa vektorina optimoimaan energiaverkkoja, varastoimaan energia aurinko- tai aurinkosähkön omaan kulutukseen ja tietyille ammattiajoneuvoille, edellyttäen että se vähentää hiilidioksidipäästöjä. käyttämällä vihreää sähköä ja muutosta biomassan ( höyryreformoinnin ja biokaasua , pyrogasification kiinteän biomassan). Alan ympäristötehokkuus riippuu ennen kaikkea "vedyn valmistuksessa käytetystä ensisijaisesta lähteestä". Virasto kehottaa rajoittamaan vetyliikenteen etäisyyden valmistuspisteen ja jakelupisteen välillä alle sata kilometriä. Paristokäyttöisiä ajoneuvoja tulisi suosia mahdollisuuksien mukaan (valikoima, saatavuus jne.), Koska tämäntyyppinen varastointi on parempi, ja energiansäästö on edelleen etusijalla. Yksi kehitysmahdollisuuksista (testataan tällä hetkellä vuosina 2018/2019) on ruiskutus Ranskan kaasuverkkoon kahden mielenosoittajan: GRHYD ja Jupiter 1000 välityksellä olemassa olevien teknisten esteiden poistamiseksi.

Sisään kesäkuu 2018Ranskan hallitus valtuuttaa Ademen käynnistämään "kansallisen vedyn käyttöönottosuunnitelman" (tai " vedysuunnitelman "), jotta se voisi antaa vauhtia tälle alalle, jonka julkiset toimijat pitävät "korkeana potentiaalina". Hallituksen tavoitteena on "luoda hiilivapaa Ranskan teollisuussektori, avata uusia näkökulmia uusiutuvien energialähteiden varastointiin ja kehittää päästöttömiä ratkaisuja liikenteeseen" . Vuotta myöhemmin julkinen virasto soitti useita hankkeita , mukaan lukien "Vedyn liikkuvuuden ekosysteemit", joiden avulla voitiin valita hankkeita "kaikilla alueilla" ja monipuolisia, kuten "viimeisen mailin toimitus kaupunkialueilla. linja -auto- tai merikuljetus, autonvuokraus, jätteiden keruu, liike- ja yhteisölaivastot tai jopa raskaiden tavarankuljetusajoneuvojen käyttö rakennusajoneuvoina ” .

CEA lupaa uuden teollisen elektrolyysiteknologiassa, kutsutaan rSOC yhdellä jalometalli: Indium (metallia käytetään LCD -näytöt ), joissa alhaisissa lämpötiloissa ( 700  ° C ja 800  ° C: seen ) ja alempi lämpötila. Virrankulutus. Se on myös palautuva, mikä mahdollistaa vedyn tuottamisen tai sähköenergian, kuten polttokennon, palauttamisen.

Vuoden 2019 lopussa Air Liquide ja Engie yhdensivät voimansa Durance-Luberon-Verdon Agglomerationin (DLVA) kanssa tuottaakseen, varastoidakseen ja levittääkseen "vihreää vetyä" (osana vuonna 2017 käynnistettyä HyGreen Provence -hanketta, jonka tavoitteena on 1300 GWh aurinkoenergia ja useita tuhansia tonneja: elektrolyysillä tuotettu vetyvuosi Pitkällä aikavälillä voitaisiin tuottaa useita kymmeniä tuhansia tonneja uusiutuvaa vetyä, joka voidaan varastoida paikalliseen suolaliuokseen .

Ranskalainen McPhy -yhtiö , joka on jo asentanut 17  MW vedyn tuotantokapasiteettia paineistetulla elektrolyysillä, mukaan lukien 6  MW Audin Saksassa, ilmoittaa tammikuussa 2020 allekirjoittavansa suunnittelusopimuksen 20 MW: n teollisen vihreän vedyn  , suurin hanke Euroopassa, joka sijaitsee Delfzijlissä Alankomaissa vuoteen 2022 mennessä. Tehdas tuottaa 3000 tonnia vetyä vuodessa veden elektrolyysillä tuulivoimalla ja sitä käytetään bioetanolin valmistukseen. Hanke saa 15 miljoonaa euroa avustuksia Euroopan unionilta ja hollantilaiselta rahastolta. McPhyn mukaan oikea skaala on 100 tai 200  MW kilpailukykyisen hinnan saavuttamiseksi alalla.

Energia Ilmasto lain marraskuussa 2019 antaa hallitukselle yhden vuoden perustettava tukimekanismi "vetyä uusiutuvista energialähteistä tuotetun tai veden elektrolyysillä käyttäen vähähiilistä sähköä." . Ennen vuotta 2023 monivuotisen energiaohjelman tavoitteena on vähentää hiilidioksidipäästöjä 10% teollisuuden kulutetusta vedystä, mikä edellyttää 90 000 tonnin vihreän vetyä. Tammikuussa 2020 hallitus käynnistää kiinnostuksenilmaisupyynnön , jonka tarkoituksena on testata teollisuuden halukkuutta aiheeseen ja johon osallistuu yli 160 hanketta. Esimerkiksi tammikuussa H2V Industry jätti rakentamislupahakemukset kahdelle vedyntuotantolaitokselle Port-Jérômen teollisuusalueella Normandiassa ja Dunkerkin suuressa satamassa uusiutuvasta sähköstä; jos ne onnistuvat hyötymään tukimekanismista, niiden käyttöönotto voi tapahtua vuosina 2023–2024 ja ne tuottavat 56 000 tonnia vetyä. Suurimmat ranskalaiset teollisuuden toimijat (Engie, EDF, Air Liquide, Vinci jne. ) Ovat myös sijoittuneet  .

Castexin hallitus julkisti syyskuussa 2020 paljon kunnianhimoisemman suunnitelman kuin Nicolas Hulotin vuonna 2018 esittämä suunnitelma, johon myönnettiin 100 miljoonaa euroa: vuoden 2020 suunnitelmassa on tarkoitus käyttää 7,2 miljardia euroa vuoteen 2030 mennessä vihreään tai vähähiiliseen vetyyn, mukaan lukien 2 miljardia euroa 2021 ja 2022 osana elvytyssuunnitelmaa. Hallitus aikoo tukea vihreän vedyn tuotantoa tarjouskilpailujen avulla, jotka perustuvat uusiutuviin energialähteisiin, ja polttokennolaitosten rakentamista vetyajoneuvoille. Kumppanuuksia Saksan kanssa, joka julkisti 9 miljardin euron vetysuunnitelman kesäkuussa, harkitaan päällekkäisyyksien välttämiseksi.

Tämä vetysuunnitelma sisältää ensimmäisen 1,5 miljardin euron komponentin, joka on omistettu elektrolyysilaitteiden valmistukseen kustannusten alentamiseksi parantamalla sitä ja lisäämällä volyymeja 6,5 GW : n kapasiteetilla  . Toinen lähes miljardin euron komponentti käytetään vuoteen 2023 mennessä kehittämään raskas vedyn liikkuvuustarjonta vähentämällä kustannuksia ja parantamalla junien, kuorma -autojen, linja -autojen ja lentokoneiden polttokennojen tehokkuutta useiden hankekutsujen kautta (350 miljoonaa euroa mielenosoittajia, 275 miljoonaa alueellisiin kokeisiin jne.). Lopuksi kannustetaan tutkimukseen ja innovointiin myönnettävää tukea lisäämällä määrärahat 650 miljoonaan vuoteen 2023 mennessä. Bruno Le Maire toivoo, että tämä suunnitelma luo 50 000 - 150 000 suoraa ja epäsuoraa työpaikkaa. Hallitus harkitsee yhteistyötä Saksan kanssa, jota kutsutaan "Airbusiksi elektrolyysiksi", kuten "Airbus akkua varten". Ranska on asettanut tavoitteekseen tuottaa 600 000 tonnia vuodessa vihreää vetyä hiilivapaasta sähköstä, joka on uusiutuvaa tai ydinperäistä. Toisin kuin Saksa, Pariisi ei kuitenkaan tue hiilen talteenottoa "harmaasta" vedystä. Bruno Le Maire toivoo "ranskalaisen elektrolyysisektorin syntymistä": Air Liquiden kaltaisten jättiläisten rinnalla on myös paljon uusia yrityksiä, kuten Nantesissa sijaitseva Lhyfe , joka kehittää vihreän vedyn tuotantolaitoksia valmistajille ja paikallisille viranomaisille, tai jopa McPhy , Drômen elektrolyysilaitteiden valmistaja, jossa EDF on osakkeenomistaja.

Belgiassa

KUL joukkue on suunnitella prototyyppi 1,6  m 2 photoelectrochemical solu tuottaa keskimäärin 250 litraa vetyä päivässä ilmakehän vesihöyry. Laite muuntaa 15% aurinkoenergiasta vetyksi ja hapeksi. Ja tämä tekniikka ei käytä jalometalleja tai muita kalliita materiaaleja. Kaksikymmentä paneelia käytettäessä hyvin eristetty talo olisi omavarainen sähköstä ja lämmityksestä vuoden ajan.

Colruyt Group (merkittävä belgialainen vähittäiskauppias) haluaa vähentää toimintaansa mahdollisimman paljon. Vuonna 2018 yksi sen logistiikkakeskuksista oli varustettu 75 hissittömällä vedyllä toimivalla hissillä, ja sen kuorma-autokanta on muutettava vuoteen 2030 mennessä. Kaasumoottorilla valmistellaan 12-25 MW: n asennushanketta.  (Laajennettavissa) muuntaa sähköä offshore- tuuli- turbiinien vedyksi , teollisessa mittakaavassa.

Japanissa

Vuoden 2017 lopussa Japani, merkittävä energian tuoja, vahvisti haluavansa olla johtava  vetyyhtiö  , jonka tavoitteena on "kustannuspariteetti" bensiinin ja LNG : n kanssa sähköntuotannossa. Kuten aikaisemmin ydinenergian kohdalla, vetyä pidetään tärkeimpänä keinona vähentää hiilidioksidipäästöjä, mutta pilottihankkeet antavat johtopäätöksensä noin vuoteen 2020 mennessä. Vuonna 2018 Japani on johtava vedyn liikkuvuus: lähes 2500 autoa, joissa on vetypolttokennoja, kiertoa ja yli sata vetyasemaa (verrattuna 45 Saksassa, 42 Yhdysvalloissa ja noin 20 Ranskassa samanaikaisesti). Maan tavoitteena on jakaa tuotantokustannukset enemmän kuin kolme ennen vuotta 2030, sitten 80% ennen 2050. Vuosina 2013 ja 2017, Japanin valtio on jo sijoittanut $ 1,5 miljardia T & K ja kehittää vetyä.

Kaliforniassa

Sisään lokakuu 2019, Kaliforniassa on 7570 rekisteröityä vetyautoa ja 42 Yhdysvaltain julkista asemaa.

Saksassa

Saksan hallitus omaksuu kunnianhimoisen suunnitelman kehittämiseksi ”vihreän” vetyä, jolla on 9000000000 euroa.

Vetymoottori

Ydinfuusio: H -pommi- ja fuusioreaktorit

Vaarat, riskit ja varotoimet

Dihydrogen on erittäin helposti syttyvä kaasu  . Sille on ominaista erittäin laaja syttyvyysalue (4 - 75% ilman tilavuudesta), mikä aiheuttaa syttymisen hyvin alhaisesta aktivointienergian syötöstä (kipinä riittää, jos se tuottaa a. 0,02 millijoulea (mJ) energiaa se kestää 0,29  mJ laukaista räjähdyksen ja metaania ). Dihydraani, joka on sekoitettu hapen kanssa stökiometrisissä suhteissa, on voimakas räjähdysaine . Ilmassa oleva divety on räjähtävä seos, kun H 2 / ilmamäärä -suhde on 13 ja 65%

Sen käyttöhistoria ilmalaivoissa on täynnä vakavia onnettomuuksia, joista tunnetuin on Hindenburgin katastrofi . LS 129 Zeppelin , täytetään 200000 kuutiometriä vetyä (koska Yhdysvallat oli julistanut kauppasaartoon Saksaa vastaan heliumin ) poltti6. toukokuuta 1937saapuessaan Lakehurstin lentokentälle , lähellä New Yorkia ). 36 ihmistä kuoli 97: stä lähteneestä. Läsnä olevat tiedotusvälineet paljastivat laajasti kuvia katastrofista, joka johti yleiseen tyytymättömyyteen ilmapallojen kanssa. Onnettomuuden alkuperää koskevat tutkimukset, joita valokuva-asiakirjojen runsaasti helpottivat, eivät kuitenkaan johtaneet vetyräjähdykseen, vaan sytytykseen johtuen kirjekuoren tulipalosta (todennäköisesti staattisen sähkön purkautumisesta). Kirjekuoren vedenpitävän pinnoitteen koostumus (butyraatit ja alumiini) olisi suosinut väkivaltaista aluminotermistä reaktiota . Onnettomuus olisi kuitenkin ollut paljon vähemmän väkivaltainen, jos ilmapallo olisi täytetty heliumilla.

Vedyn korvaaminen heliumilla (paljon kalliimpaa ja tiheämpää) ei tuottanut odotettua suosion elpymistä. Vedyn pelko säilyi; ”Hindenburg oireyhtymä” on todennäköisesti epäoikeudenmukaisia rangaistuksia teollisuudelle.

Divety reagoi vielä kiivaammin kloorin kanssa muodostaen kloorivetyhappoa (HCl), jopa ilman aktivointia, ja difluoridin kanssa muodostaen vaarallisen fluorivetyhapon (HF), jopa lämpötiloissa, joissa vety on nestemäistä ja fluorikiinteää, jälkimmäinen reaktio on eksotermisin kemikaali reaktio on.

Standardin turvallisuus vahvistuvat puuttua aiheuttamien riskien kulkua tunneleissa ja pysäköinti autotallien tai maanalaisia pysäköintitiloja.

YK : n alaisuudessa kehitetään maailmanlaajuisia ajoneuvosääntöjä valmistajien ehdotusten pohjalta, mutta dinatriumveteen Japanin, Amerikan ja Euroopan valmistajat eivät ole samaa mieltä. Euroopan komissio voisi päättää väliaikaisista yhteisön asetuksista.

Ranskassa INERIS ja CEA työskentelevät Kansainvälisen standardointijärjestön ( ISO ) kanssa vetyä käsittelevässä teknisessä komiteassa nimeltä TC 197. Asiaa käsittelee myös eurooppalainen Hysafe -hanke , jossa INERIS kritisoi asetusluonnosta ehdottamalla kokonaisvaltaisempaa ja järjestelmällisempää lähestymistapaa eikä osana hybridiajoneuvojen hyväksyntää . Vuonna 2015 MEDDE valmisteli päivityksen säännöksistä, jotka koskevat vetyä käyttäviä huoltoasemia ja ajoneuvokantoja.

Otsonikerroksen vaara

Vetykaasun valtava vapautuminen on nostanut hypoteesin otsonikerroksen riskistä .

Turvatoimet

Seuraavat seikat ovat merkittäviä:

  • vety ei ole luonnostaan ​​myrkyllistä;
  • se on kahdeksan kertaa metaania kevyempi. Sen hyvin pieni molekyyli antaa sille erittäin hyvän diffuusiokertoimen ilmassa (neljä kertaa metaanin); rajoittamattomassa ympäristössä vety pyrkii sen vuoksi nousemaan ja laimentumaan nopeasti ilmassa (se on turvallisuustekijä ulkona ja vaaratekijä suljetuissa paikoissa);
  • se on energisin kemiallinen laji massayksikköä kohti (120  kJ / g ); mutta kaasun tilavuusyksikköä kohden teoreettinen räjähdysenergia on 3,5 kertaa pienempi vedyn kuin maakaasun osalta;
  • sen alin syttymisraja on 4 tilavuusprosenttia, verrattavissa maakaasun (5 tilavuusprosenttia); mutta sen yläraja tulehdus on huomattavasti korkeampi (75% vastaan ​​15%); tämä tarkoittaa, että vuoton sattuessa vety syttyy paljon helpommin kuin maakaasu tai nestemäiset polttoaineet;
  • sen sytyttämiseen tarvittava energia stoikiometriassa on myös huomattavasti pienempi (noin 10 kertaa) kuin maakaasu tai propaani;
  • vety liekki, vaaleansininen, on lähes näkymätön päivän aikana (hätäpalvelujen riski);
  • vetyliekki leviää noin seitsemän kertaa nopeammin kuin maakaasu ja räjähdysvaaraa (räjähdys, jolla on erittäin voimakas räjähdysvaikutus) pahentaa sen korkea diffuusiokerroin.

Syttyvyyttä voidaan edelleen vähentää laimentamalla vetyä heliumiin jopa erittäin korkeassa lämpötilassa.

YK: n viittaus vaarallisten aineiden kuljetuksiin

  • Nimi (ranska): Puristettu vety
    • Luokka: 2
    • numero: 1049
  • Nimi (ranska): Jäähdytetty nestemäinen vety
    • Luokka: 2
    • numero: 1966
  • Nimi (englanti): Vety metallihydridin varastointilaitteessa
    • Luokka: 2
    • numero: 3468

Huomautuksia ja viitteitä

  1. HYDROGENE , kemiallisten aineiden turvallisuutta koskevan kansainvälisen ohjelman käyttöturvallisuustiedote , luettu 9. toukokuuta 2009
  2. laskettu molekyylimassa välillä "  Atomic painot Elements 2007  " on www.chem.qmul.ac.uk .
  3. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics , CRC Press Inc,2009, 90 th  ed. , 2804  Sivumäärä , Kovakantinen ( ISBN  978-1-4200-9084-0 ).
  4. Jean-Louis Vignes ( ohj. Ja Ranskan kemian yhdistyksen jäsen) et ai. , "  Divety: fysikaalis-kemiallisia tietoja  " , edistäminen ja opetuskohteena liittyvät alkuaineita (mistä jaksollisen of Dmitri Mendeleïev ) puolesta lelementarium.fr , Pariisissa ja Puteaux , Société Chimique de France ja France Chimie (näytetty 03 marraskuu 2019 ) .
  5. Pierre Ravarini (kemian insinööri ja hydrologi), "  Gaz-Hydrogen  " , vesistöjen tieteellistä, teknistä ja ekologista tietoa koskeva sivusto, Côte de Nacre ( Calvados ), 2019(käytetty 3. marraskuuta 2019 ) .
  6. (in) James E. Mark, Physical Properties of Polymer Handbook , Springer,2007, 2 nd  ed. , 1076  Sivumäärä ( ISBN  978-0-387-69002-5 ja 0-387-69002-6 , luettu verkossa ) , s.  294
  7. (en) Robert H. Perry ja Donald W. Green , Perry's Chemical Engineers 'Handbook , USA, McGraw-Hill,1997, 7 th  ed. , 2400  Sivumäärä ( ISBN  0-07-049841-5 ) , s.  2-50
  8. "  Eri kaasujen ominaisuudet  ", osoitteessa flexwareinc.com (käytetty 12. huhtikuuta 2010 )
  9. pöytäkirja kansainvälisen komitean painoista ja mitoista , 78 th  istunto, 1989, s. T1-T21 (ja s. T23-T42, englanninkielinen versio).
  10. (in) W. M Haynes, Handbook of Chemistry and Physics , CRC, 2010-2011 91 th  ed. , 2610  Sivumäärä ( ISBN  978-1-4398-2077-3 ) , s.  14–40.
  11. (in) David R. LiDE , CRC Handbook of Chemistry and Physics , Boca Raton, CRC Press,18. kesäkuuta 2002, 83 th  ed. , 2664  Sivumäärä ( ISBN  0849304830 , online-esitys ) , s.  5-89
  12. Magalie Roy-Auberger, Pierre Marion, Nicolas Boudet, Hiilen kaasuttaminen , toim. Tekniikat, insinööri, viite J5200 , 10. joulukuuta 2009, s.  4
  13. "  Office of Radiation, Chemical & Biological Safety (ORCBS)  " (käytetty 16. huhtikuuta 2009 )
  14. n asetuksen N o  1272/2008 16. joulukuuta, 2008 [PDF] on EUR-Lex , s.  923  : Liite VI, taulukko 3.1, hakemistonumero 001-001-00-9 .
  15. "  Vety  " kemiallisten tuotteiden tietokannassa Reptox of the CSST (Quebec-organisaatio, joka vastaa työturvallisuudesta ja työturvallisuudesta), käyty 23. huhtikuuta 2009
  16. "vety" , on ESIS , pääsee 15 helmikuu 2009
  17. " löytäminen avaa tien uuteen energiaan  " , Le Monde .
  18. ”  Luonnollinen vety, energia El Dorado?  » , Sciences et Avenir .
  19. Lavoisier-kokeilut , osoitteessa lavoisier.cnrs.fr
  20. "  Vetyenergia  " , tietoa energiasta ,30. elokuuta 2011(käytetty 10. joulukuuta 2019 ) (päivitetty9. huhtikuuta 2015).
  21. vetyketjun saanto (tekninen taulukko), Ademe ,tammikuu 2020( lue verkossa [PDF] ).
  22. "  Luonnollisten vetysaasteiden havaitseminen satelliittikuvien avulla - Sen4H2-projektin käynnistys  " , IFP Énergies nouvelles -sivustolla ( luettu 6. huhtikuuta 2019 ) .
  23. ”  Syvänmeren mineraalivarat  ” , Ifremerissä (käytetty 28. lokakuuta 2019 ) .Artikkelissa esitetään merenpohjakartta, joka antaa tunnetun käärmeen jakauman harjanteita pitkin.
  24. Sylvestre Huet , ”  Natiivivety, uusi energialähde?  » , Sivustolla sciences.blogs.liberation.fr , Vapautus ,23. huhtikuuta 2013(käytetty 28. lokakuuta 2019 ) .
  25. "  Meriveden vaipan reaktio: serpentiinin muodostuminen  " , Ifremerissä (käytetty 28. lokakuuta 2019 ) .
  26. "  Vedyn, metaanin ja hiilivetyjen synteesi syvänmeressä kohti uusia energialähteitä ...  " , Ifremer (käytetty 28. lokakuuta 2019 ) .
  27. "  Vety, kyllä, mutta luonnollinen vety  " , La Tribune ,28. kesäkuuta 2018(käytetty 3. lokakuuta 2020 ) .
  28. Luonnollinen vety: vaikutus energiayhdistelmään? , IFP Uusia energioita ,11. huhtikuuta 2013.
  29. Julia Guélard , Luonnollisten vetyeminaatioiden luonnehdinta intrakratonisessa kontekstissa: esimerkki kaasun / veden / kiven vuorovaikutuksesta Kansasissa (väitöskirja geokemiasta), Pierre-et-Marie-Curie University ja IFP Énergies nouvelles ,2016( online-esitys , lue verkossa ).
  30. (in) J. Guélard , V. Beaumont , V. Rouchon ja F. Guyot , "  Natural H2 Kansas: Deep kultaa matala alkuperä?  » , Geokemia, Geofysiikka, Geosystems , voi.  18, n °  5,3. huhtikuuta 2017, s.  1841–1865 ( ISSN  1525-2027 , DOI  10.1002 / 2016GC006544 , tiivistelmä , luettu verkossa , käytetty 28. lokakuuta 2019 ).
  31. Alain Prinzhofer, Eric Deville, Luonnollinen vety - seuraava energiavallankumous? , Toim. Belin, 2015 ( ISBN  978-27011-83848 ) .
  32. J. Guélard et ai. , “  Luonnollinen H 2 Kansasissa: syvä tai matala alkuperä?  ", Geokemian geofysiikan geosysteemit ,huhtikuu 2017( DOI  10.1002 / 2016GC006544 , online-esitys , lue verkossa [PDF] , käytetty 25. lokakuuta 2109 ).
  33. (in) Isabelle Moretti, Emyrose Brouilly, Keanu Loiseau, Alain Prinzhofer Eric Deville, "  Hydrogen Fumes in Intracratonic Areas: New Guide Lines for Early Screening Basin Exploration  " osoitteessa hmdpi.com ,22. maaliskuuta 2021(käytetty 16. kesäkuuta 2021 )
  34. (in) Maria Rosanne Fabian Rupin Louis Gorintin Julio Aguilar, Helena-Fog, Werly Julien Olivier Lhote, Xi Yao, "  PARHYS SYSTEM: UUSI LÄHESTYMISTAPA H2 pitoisuusmittauksia pinnanalainen  " päälle hnatsummit.com ,26. huhtikuuta 2021(käytetty 16. kesäkuuta 2021 )
  35. (in) H. Hosgormez G. Etiope ja MN Yalçin , "  Uudet todisteet sekamurtolukuun epäorgaanisen ja orgaanisen alkuperä olympialaisten palon Chimaeran (Turkki): laaja-shore tihkumista kaasun abiogenic  " , Geofluids , vol.  8, n o  4,25. marraskuuta 2008, s.  263–273 ( DOI  10.1111 / j.1468-8123.2008.00226.x ).
  36. "  Bourakébougou: lupaus vetyvoimalasta  " ,18. helmikuuta 2013(käytetty 28. lokakuuta 2019 ) .
  37. "  Vety Isabelle Morettin mukaan - Sciences et Avenir  " , Sciences et Avenir (tarkastettu 2. kesäkuuta 2021 ) .
  38. (in) "Tulivuoren kaasut: vedyn polttaminen Kilauean tulivuorella, Havaijilla" osoitteessa mendeley.com.
  39. (en) Syvä vety osoitteessa astrobio.net.
  40. (en) GJ MacDonald (1988). ”Tärkeimmät kysymykset syvistä mannermaisista rakenteista” Syväporaus kiteiseen kallioperään, v. 1 : 28-48 Sivumäärä, Berlin: Springer-Verlag.  .
  41. "  Luonnollinen vety on paljon tärkeämpi lähde kuin CNRS: n mukaan luultiin  " , osoitteessa http://erh2-bretagne.mystrikingly.com ,Toukokuu 112019(käytetty 12. marraskuuta 2019 ) .
  42. Isabelle Moretti, "  Luonnollinen vety: geologinen uteliaisuus tai tärkein energialähde tulevaisuudessa?"  » , Energioiden tuntemuksesta .
  43. "  15. huhtikuuta 1988 Tu-155 lentää vedyllä  " , Aerobuzzilla ,2. lokakuuta 2020(käytetty 12. marraskuuta 2020 )
  44. Vety, uudet energiateknologiat. CEA avaimet, n o  50/51, Winter 2004-2005, ( ISSN  0298-6248 )
  45. Eurooppalainen hanke StorHy -raportti, s.  8, vetyhäviö
  46. Tribune-artikkelissa Eurooppa rahoittaa jättiläisiä akkuja uusiutuvan energian varastointiin
  47. (in) T.Mitsui, MK Rose E.Fomin, DF Ogletree ja M.Salmeron, "  Dissociatiivinen vedyn adsorptio on palladium vaatii kolmen tai useamman avoimen paikan aggregaatteja  " , Nature , voi.  422,17. huhtikuuta 2003, s.  705-707 ( DOI  10.1038 / nature01557 , lukea verkossa [PDF] ).
  48. (en) Vedyn tulevaisuus - hyödyntämällä nykymahdollisuuksia [PDF] , Kansainvälinen energiajärjestö , kesäkuu 2019.
  49. (in) kaasun hiilestä irtautumisen reitit 2020--2050 , kaasu ilmastoa varten,huhtikuuta 2020, 226  Sivumäärä ( lue verkossa [PDF] ) , s.  17.
  50. "  Palautumissuunnitelma: mikä paikka energialle?  » , Osoitteessa connancedesenergies.org ,4. syyskuuta 2020.
  51. (in) "  Ydinvoimasta tuotettua vetyä pidetään" vähähiilisenä ", EU: n virkamies sanoo  " ["Ydinvoimasta tuotettua vetyä pidetään" vähähiilisenä jalanjälkeen "EU: n virkamiehen mukaan»], EURACTIV: stä ,19. marraskuuta 2020.
  52. "  Ranskan vetysuunnitelma vahvistaa huomaamattomasti ydinvoiman käynnistämisen uudelleen  " , Reporterre ,2. helmikuuta 2021.
  53. "  Luonnollinen vety: geologinen uteliaisuus tai merkittävä energialähde tulevaisuudessa?"  » , Osoitteessa connancedesenergies.org ,22. toukokuuta 2020.
  54. “  Vihreä vety, puuttuva lenkki siirtymävaiheessa  ” , Alternatives économique (käytetty 8. elokuuta 2020 ) .
  55. Vuorovaikutukset (kirje Air Liquiden osakkeenomistajille), Air Liquide , syyskuu 2015 [PDF] , s.  5 .
  56. (in) Liz Gyekye [ https://biomarketinsights.com/australia-backs-tech-that-converts-biogas-into-hydety-and-graphite/ "Australia tukee tekniikkaa, joka muuntaa biokaasun vedyksi ja grafiitiksi"] Biomarkkinoinnin nähtävyydet , 4. syyskuuta 2019.
  57. Jérôme Marin, "  Lhyfe tuottaa vihreää vetyä tuuliturbiinien avulla  " , La Tribune ,17. tammikuuta 2020.
  58. "Ademe listaa vedyn" suurimmat panokset "energianmuutokseen" , Connaissance des energies , 4. huhtikuuta 2018.
  59. Vetyvektori energiasiirtymässä , ADEMEn lausunto, huhtikuu 2018 [PDF] .
  60. Séverine Fontaine, "  Ademe haluaa vetyä uusiutuvista energialähteistä  ", L'Automobile & L'Entreprise , n o  5,helmikuu 2016( lue verkossa ).
  61. "  Euroopan komissio julkistaa vihreän vedyn kehittämissuunnitelmansa  " , EnerGeekissä ,10. heinäkuuta 2020(käytetty 11. heinäkuuta 2020 ) .
  62. Vety energiansiirtymässä , Ademe , helmikuu 2016, 7 sivua [PDF] .
  63. Joseph Martin , “  Vedyn kehitys, ADEME arvioi  ” , RSE-lehdessä (käyty 17. toukokuuta 2019 ) .
  64. "  Grenoblen tutkijat optimoivat keinotekoisen fotosynteesin tuottamaan vetyä  " , placegrenet.fr ,21. huhtikuuta 2018(käytetty 30. maaliskuuta 2019 ) .
  65. Véronique Pouzard, "  CEA: n korkean lämpötilan elektrolyysi, jonka käynnistää Sylfen  " , Les Échos ,26. helmikuuta 2019(käytetty 30. maaliskuuta 2019 ) .
  66. AFP (2019) “Vihreä” vety: yhteistyö Air Liquiden, Engien ja Durancein, Lubéronin, Verdonin taajaman välillä  ; 13. marraskuuta 2019
  67. McPhy Euroopan suurimman hiilettömän vedyn tuotantoyksikön , Les Échosin , keskellä , 22. tammikuuta 2020.
  68. elvytyssuunnitelma: Ranska muuttaa vetyä , Les Échos , 3. syyskuuta 2020.
  69. Vety: Ranska täsmentää suunnitelmansa 7 miljardiin euroon , Les Échos , 8. syyskuuta 2020.
  70. Vety: hallitus haluaa luoda "Airbusin elektrolyysiä varten" , Les Échos , 8. syyskuuta 2020.
  71. (in) "  KU Leuven-tutkijat purkavat koodin kohtuuhintaiselle, ympäristöystävälliselle vetykaasulle  " , KU Leuven (käytetty 31. lokakuuta 2019 ) .
  72. "  Belgialaiset tutkijat kehittävät aurinkopaneelia, joka tuottaa vetyä  " , RTBF Info ,1. st maaliskuu 2019(käytetty 31. lokakuuta 2019 ) .
  73. "  Colruyt Group: vety vedyn liikkuvuuteen  " , RTBF Info ,8. lokakuuta 2018(käytetty 31. lokakuuta 2019 ) .
  74. "  Colruyt ja Fluxys haluavat rakentaa vetylaitoksen ensimmäistä kertaa Belgiassa  " , Le Soir ,8. lokakuuta 2019(käytetty 31. lokakuuta 2019 ) .
  75. "  Driving on hydrogen: our experience  " , Le Moniteur -auto (käytetty 31. lokakuuta 2019 ) .
  76. (en) Monica Nagashima (Energy Economics Institute, Japani), Japanin vetystrategia ja sen taloudelliset ja geopoliittiset vaikutukset , Institut français des relations internationales , lokakuu 2018 [PDF] .
  77. "Japanin" vetystrategia "", Energian tuntemus, 9. lokakuuta 2018.
  78. (in) "  Alternative Fuels Data Center: Hydrogen Fueling Station Vacation  " , on Alternative Fuels Data Center , Yhdysvaltain energiaministeriö (käytetty 31. lokakuuta 2019 ) .
  79. Benoît Le Floc'h: "  Entä vety kevyisiin hyötyajoneuvoihin?  » , Caradisiacista ,29. marraskuuta 2018(käytetty 30. maaliskuuta 2019 ) .
  80. "  Kalifornia läpäisee virstanpylvään 7500 vetyautosta liikkeessä  " , osoitteessa www.h2-mobile.fr (käytetty 31. lokakuuta 2019 ) .
  81. (in) "  Saksan hallitus hyväksyy vetystrategian  " ["Saksan hallitus hyväksyy vetystrategian"], liittohallitus (Saksa) ,10. kesäkuuta 2020.
  82. Vetyonnettomuus , ekologia-, energia-, kestävä kehitys- ja aluesuunnitteluministeriö , 18  Sivumäärä ( lue verkossa [PDF] ) , s.  4.
  83. Radisson, Laurent (2015) Vetyriskit: Ekologiaministeriö työskentelee uusien tekstien parissa;  ; News env, julkaistu 21. lokakuuta 2015
  84. T. Rahn, JM Eiler, KA Boering, PO Wennberg, MC McCarthy, S. Tyler, S. Sc Chauffage, S. Donelly, E. Atlas, Äärimmäinen deuteriumin rikastus stratosfäärin vedyssä ja H2: n ilmakehän budjetti , Nature 424 , 918-921, 2003.
  85. TK Tromp , RL Shia , herra Allen , JM Eiler ja YL Yung , "  mahdolliset ympäristövaikutukset vetyenergiataloutta on stratosfäärissä  ," Science , n o  300,2003, s.  1740-1742 ( DOI  10.1126 / tiede.1085169 ).
  86. Céline Duguey, "  Räjähtävä kokemus  " , Espace des sciences ,syyskuu 2009(käytetty 16. huhtikuuta 2020 ) .
  87. (in) Florent Tonus Mona Bahout , Paul F. Henry ja Siân E. Dutton , "  käyttö on situneutron diffraktion seurata korkean lämpötilan, kiinteä / H2-kaasu reaktioita  " , Chemical Communications , n o  18,21. huhtikuuta 2009, s.  2556–2558 ( ISSN  1364-548X , PMID  19532888 , DOI  10.1039 / B822419F , luettavissa verkossa , käytetty 16. huhtikuuta 2020 ).

Katso myös

Bibliografia

  • Yver, Camille, Vedyn käytön määrittäminen maaperässä: paikallisesta maailmanlaajuiseen , 2011 DOI: 10.4267 / 2042/47372 ( yhteenveto - Prix Prud'homme 2011.
  • Stephen Boucher, Vetyjen vallankumous. Kohti puhdasta ja tehokasta energiaa? , esipuheen kirjoittanut Thierry Alleau, Pariisi, Éd. du Felin, 2006, 160  Sivumäärä , ( ISBN  2-86645-616-5 ) .
  • Alain Prinzhofer, Eric Deville, Luonnollinen vety - Seuraava energiavallankumous? , Belin, 2015 ( ISBN  978-27011-83848 )

Aiheeseen liittyvät artikkelit

Ulkoiset linkit