Combustion du H2

[invite890ff058]

Bonjour,
Dans le Handbook, j'ai trouvé l'energie produite par le combustion d'1 mol d'H2 (je sais plus le nom) : 286kj.mol^-1
J'ai calculé l'energie necessaire pour obtenir 1 mol d'H2 par électrolyse : Q = i.t = n.z.96 485 (n=1mol, z=2)
Q = 192 970 C
Ce qui signifie qu'il faut 193kj pour obtenir 1 mol d'H2 ? (je ne suis pas sur de cette déduction) donc si le rendement de l'électrolyse est en 100% alors on produit plus d'energie que l'on en consomme ??
J'ai du faire une erreur quelque part :S ou alors c'est parce qu 'il faut de l'energie pour decomposer l'oxygene et la si on fait 193kj + 1/2 193kj = 290 kj ~ 286kj je pense plutot que mon erreur est ici. Mais si on pourrai electrolyser que l'H2 alors on produirai plus d'énergie qu'il ne faut ? Est-ce que ce genre d'electrolyse ou autre methode existe ?
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[invite2c6a0bae]

H 2 dihydrogene

oui ton erreur vient de là : tu as H-O-H il faut enlever O !!!!!

Si tu as de l'hydrogene, en faite, il est deja sous forme H2 , donc il n'y a pas moyen. Sinon , tu violerais le principe de conservation de l'energie lol (tjrs un peu embetant )

[invite890ff058]

Merci pour ces precisions ! Je me disait bien ! reinventer la physique ...

Heu sinon toujours avec le dihydrogene:
- il est explosif "seul" ou il faut que O2 soit present ?
- est ce qu'il peux bruler sans exploser ?

Merci
+

[invite2c6a0bae]

Pour exploser, c'est ce que l'on appelle le cri du chien. l'equa est

2 H2 + O2 -> 2 H2O. Oui il faut du dioxygene.


Je ne suis pas sur mais pour qu'il puisse bruler sans exploser , il faudrait le liquefier. comme le GPL.

Un gaz (qui peut exploser) explose forcement , car etant un gaz, sa pression (donc son volume) va augmenter lorsque la temperature fera de meme . Si il y a augmentation de P/T° alors boom...

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite890ff058]

Merci bien, sur un site j'ai trouvé ceci :

la valeur limite au-dessous de laquelle le mélange air hydrogène devient explosif est :72% hydrogène et 28 % d'air (6% d'O2)

1m³ --> 30mol d'H2 et 59 mol d'O2
apparamment si la quantité d'H2 est en exces alors l'hydrogene brule sinon il explose ce qui me parait logique.

[Narduccio]

Je ne suis pas sur mais pour qu'il puisse bruler sans exploser , il faudrait le liquefier. comme le GPL.

Pas la peine, dans de bonnes proportions, il brûle très facilement. La plage de combustion est supérieure à la plage d'explositivité. L'hydrogène brule dans l'air quand, il y a de 4 à 75% d'hydrogène dans l'air.

[invite890ff058]

Oui mais comment eviter qu'il n'explose ? comment le faire bruler ?

[Narduccio]

Oui mais comment eviter qu'il n'explose ? comment le faire bruler ?

La forme du brûleur, le réglage des paramètres de combustion, une alimentation continue ...
Si j'essaye d'emflammer l'essence présente dans un réservoir, il y a de fortes chances que les vapeurs présentes dans le ciel du réservoir explosent. Or dans le moteur, ce phénomène est controlé et je peut en tirer partie sans risquer ma vie.

[invitec42af2fa]

Bonjour,
Pourquoi n'existe-t-il pas de moteur à combution interne fonctionnant à l'hydrogène? Ce serait plus simple que les piles à combustibles.

Merci d'éclairer ma lanterne à hydrogène...

[invite890ff058]

Pourquoi n'existe-t-il pas de moteur à combution interne fonctionnant à l'hydrogène? Ce serait plus simple que les piles à combustibles.

Le rendement d'un moteur a explosion classique est d'environ 30-40%, meme si l'on remplace l'essence par de l'hydrogene ce chiffre resterai le meme.
La pile a combustible produit de l'electricité qui est utilisé dans des moteurs electriques qui ont un rendement de 90%.
Je ne connais pas le rendement de la pile a combustible mais le rendement final est surement meilleurs que celui d'un simple moteur.

[invite890ff058]

Or dans le moteur, ce phénomène est controlé et je peut en tirer partie sans risquer ma vie.

il me semblai que dans un moteur a explosion, comme son nom l'indique l'essence explosai ? la quantité d'essence est minime (je l'avais calculé : 3.50.10^-5 L ) a chaque injection ce qui ne "casse" pas le moteur.

[Narduccio]

il me semblai que dans un moteur a explosion, comme son nom l'indique l'essence explosai ? la quantité d'essence est minime (je l'avais calculé : 3.50.10^-5 L ) a chaque injection ce qui ne "casse" pas le moteur.

Bien sur et tout le moteur est concu pour que l'on puisse se faire succéder plusieurs milliers d'explosions par minutes. Il s'agit de la même chose avec un éventuel moteur à hydrogène. Ensuite, on pourrait choisir entre une combustion ou une explosion en fonction du rapport comburant/carburant. Le rendement change en fonction du cas. Mais je ne sais pas ce qui est mieux.

[invitec42af2fa]

Bonjour et merci pour la réponse précédente,

Serait-il économiquement rentable d'utiliser l'électricité exédentaire de nos centrales nucléaires pour produire de l'hydrogène et utiliser celui-ci
dans des moteurs à combution interne? Ds ce système il n'y aucune contrainte technique majeure, il y a une raison pour que celà n'existe pas encore, laquelle où lesquelles?

Merci encore pour ces réponses rapides et ce site génial.

[invite890ff058]

Electricité exedentaire ou pas cela represente toujours de l'énergie. En plus avec l'H2 il faut le compresser. Il faut aussi traiter le moteur a la céramique pour éviter qu'il ne rouille avec les vapeurs d'H2O produitent lors de la combustion de l'hydrogene. Economiquement je ne sais pas si cela serai rentable mais énergiquement ca m'etonnerai car pour l'électrolyser de l'eau il faut autant d'energie que celle produite lors de la combustion du H2 produit sans oublier la compression et les pertes ...

[moco]

Je reviens à ce que tu disais au début, que je vais rappeler ici, entre traitillés :
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Dans le Handbook, j'ai trouvé l'energie produite par le combustion d'1 mol d'H2 (je sais plus le nom) : 286kj.mol-1
J'ai calculé l'energie necessaire pour obtenir 1 mol d'H2 par électrolyse : Q = i.t = n.z.96 485 (n=1mol, z=2)
Q = 192 970 C
Ce qui signifie qu'il faut 193kj pour obtenir 1 mol d'H2 ? (je ne suis pas sur de cette déduction) donc si le rendement de l'électrolyse est en 100% alors on produit plus d'energie que l'on en consomme ??
J'ai du faire une erreur quelque part :S ou alors c'est parce qu 'il faut de l'energie pour decomposer l'oxygene et la si on fait 193kj + 1/2 193kj = 290 kj ~ 286kj je pense plutot que mon erreur est ici.
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Tu compares deux sortes d'énergie qui ne sont pas comparables.
- La chaleur (286 kJ/mol) dégagée par la réaction O2 + 2 H2 --> 2 H2O
- L'énergie électrique (193 kJ/mol) qu'il faut pour faire la réaction inverse.
286 kJ/mole correspond à la différence d'enthalpie (ou de contenu en chaleur) des molécules. 193 kJ/mol correspond à la variation d'enthalpie libre, soit de l'énergie qui peut sortir du récipient où se produit la réaction.
Si tu fais la réaction 2 H2 + O2 --> 2 H2O dans une pile à combustible, le dégagement d'énergie totale est de 286 kJ/mole. mais tu n'obtiendras que 193 kJ qui peuvent sortir sous forme électrique. Le reste (286 - 193 kJ) reste pris sous forme de chaleur dans le récpient.
C'est un sujet difficile qu'on étudie après le bac.
*

[invite890ff058]

Merci pour ces précisions. La pile a combustible ne peux donc fournir au maximum 193 kJ/mol ? soit environ 8kJ/L ou 2,2 W/L d'H2 ? cela me parait bien petit ...

[invite9953a951]

Bonjour,
à température ambiante, l'enthalpie libre de la réaction d'une pile à combustible est comprise entre -237kJ/mol et 229 kJ/mol, selon que l'eau formée est en phase liquide ou vapeur.
Concernant le rendement dans le cas d'une application dans un véhicule, le rendement global d'utilisation d'une pile à combustible type PEMFC(Polymer ElectrolyteMembraneFuelCell)es t compris entre 22 et 33% selon le type de carburant source de dihydrogène, et monte jusqu'à 50% dans le cas où l'on utilise H2 pur et hautement purifié, à comparer aux quelques 21 à 24% de rendement du moteur thermique dans la même application.
Je crois aussi que quelqu'un parlait de moteur fonctionnant directement avec de l'hydrogène, et je pense avoir entendu parler de ce type de progrès du côté de chez BMW,bien que je n'ai pas beaucoup d'infos sur le sujer, je vais chercher...
@+

[invite03b264c5]

Pour produire 1Nm³/h d'hydrogène, le meilleur ékectrolyseur consomme 4,5Kwh
Donc 4,5 . 3600 kj pour produire 1000/22,4 môle de H2
Soit 362,88Kj ou rendement 286/362,88 = 78,8%

[invitec42af2fa]

Félicien si j'ai bien compris l'énergie électrique se retrouve sous forme d'énergie Hydrogène avec un rendement de 78,8% donc avec un très bon rendement.
L'électricité nucléaire étant relativement bon marché,"le litre" d'hydrogène devrait l'être aussi. BMW teste un moteur a combution a hydogène.La pile à combustible n'atteint pas ces objectifs, pas au point et pas rentable car trop chère.Le moteur de BMW est pour moi la solution économique, technique, et écologique du remplacement du pétrole pour la propulsion automobile.
A condition d'accepter le nucléaire...

[invite890ff058]

80% c'est le rendement du meilleur électrolyseur. Un moteur classique a un rendement de 30% soit un rendement global de 24 %. A ce prix la autant utiliser une voiture a moteur électrique qui a un rendement de 80% (moteur) et de 80% pour les batteries soit un rendement global de 64 % , ce qui est meilleur que la voiture a hydrogene.

[invitec42af2fa]

Avec les batteries, il y a le problème de l'autonomie et du recyclage des composants chimique(fréquent).

[invite890ff058]

Effectivement le problème du recyclage des produits chimiques est le plus embetant ... Le probleme de l'autonomie serai le meme avec un moteur a hydrogene.

Je te conseil ce topic : http://forums.futura-sciences.com/sh...ad.php?t=18073 qui parle de cette voiture.

[invited5c60496]

Pour completer la discution ( sutout pour passer le temps) :

1/ La fabrication de H2 par electrolyse n'est pas forcément génial car faut de l'eau pure sinon vous imaginer la tête des electrodes après electrolyse d'une eau non purifié ! (plutôt crade); une bonne solution serait d'utiliser des bactéries, plusieurs recherche sont en cours pour la fabrications biologiques à l'aide de bactéries modifiés.

2/ Le stokage serait pas térrible, voire même dangereux, on est donc obligés de passer par des composés cousins ( hydrures ) ou de trouver un moyen de stocker le tous sous formes gélatineuses.

3/ ça réoudrait pas le problème de polution, car sans moteurs thermiques, il faudrait plus d'électricité donc plus de pollution par les usines à gaz, pétrole ou nucléaires (radioactivité et pollution thermique)

4/ La combustion n'apporte pas grand choses de plus que les piles à combustibles, elle est de toute façon problématique et n'apporte pas tant que ça sauf dans le cas des fusées ou le fait d'avoir l'oxygène permet une combustion facile dégageant une grande puissante dans un délai bref et dans une atmosphère pas forcément oxygéné (Mars...)

Le seul truc bien avec H2, c'est la simplicité de la réaction, les tonnes de moyens d'obtentions et surtout la puissance dégagé, y'a qu'a voir les fusées ( l'accélération doit être plus fun que sur un grand huit, le seul truc c'est le grand huit y t'envoie pas en orbite en petites cuillères si t'as pas de bol) héhéhé.

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j'arrète sinon ça va devenir un pavé indigérable !

[invite890ff058]

[QUOTE=1/ La fabrication de H2 par electrolyse n'est pas forcément génial car faut de l'eau pure sinon vous imaginer la tête des electrodes après electrolyse d'une eau non purifié ! (plutôt crade); une bonne solution serait d'utiliser des bactéries, plusieurs recherche sont en cours pour la fabrications biologiques à l'aide de bactéries modifiés.[/QUOTE]
L'eau pur n'est pas conductible. Je ne voi pas ce que ca fait si les electrodes sont sales ? si faudrai vraiement que l eau soit pleine d impuretés pour les rendre isolantes.

[invited5c60496]

Primo,

A moins purifé ton eau par des méthodes de barbares, elle conduit (quelques μS./cm)
En outre pour un fabrication industielle de H2 faudrait utiliser de l'eau de mer ( question d'abondance de matière première). Donc faut éliminer tout ce qui est organique et certains sels. Le cas échéant, si tu veux fabriquer des tonnes de H2 prépare toi à récurer ta cuve et tes électrodes !

Et même si tes électrodes ne devient pas isolantes, des électrodes sales reviennent à diminuer le rendement ( impuretés = résistance ) et donc ...problèmes; de plus pour un electrolyse il ne faut pas de simples electrodes cylindriques mais plutôt un mousse métalliques (genre gratoir) qui donne une plus grande surface de réaction pour un même encombrement. héhéhé

je peux encore en trouver plein raison pour me justifier mais je crois que ça suffit !
__________________
"Je suis le maître de monde" moi, en me levant tout les matins Bwwwaahahahaha

[invitea4a042cf]

Pour produire 1Nm³/h d'hydrogène, le meilleur ékectrolyseur consomme 4,5Kwh
Donc 4,5 . 3600 kj pour produire 1000/22,4 môle de H2
Soit 362,88Kj ou rendement 286/362,88 = 78,8%

Oui, mais si tu considères le rendement global, il faut aussi considérer le rendement de la production de l'électricité (puisque l'électricité n'est pas une énergie primaire) : 33 % environ.
Donc 33% * 79 % * 80 à 90 % (moteur électrique)-->le rendement total est faible.

[moco]

Je m'aperçois que azertylr a fait des erreurs dans ses calculs.
Tout d'abord, s'il faut bien 193000 C pour électrolyser 1 mole H2, cela ne veut pas dire qu'ils faut 193 kJ, comme tu le dis.
L'énergie produite est le produit de Q par la tension de décomposition, qui n'est pas 1 Volt, mais 1.23 V.
Donc il faut 193000 C fois 1.23 J = 237'400 J (et non 193 kJ)

Ensuite je me refère à la dernière communication, que je recopie ici entre traitillés
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Merci pour ces précisions. La pile à combustible ne peut donc fournir au maximum 193 kJ/mol ? soit environ 8kJ/L ou 2,2 W/L d'H2 ? cela me parait bien petit ...
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On peut bien passer de 193 kJ/mol à 8 kJ/L en divisant par 24 L/mol. Mais on ne peut pas transformer des Joules en watts. Cela n'a pas de sens.

[invite890ff058]

Salut moco,
Je n'était pas sur de ce résultat, d'ailleurs j'ai bien dit : "Ce qui signifie qu'il faut 193kj pour obtenir 1 mol d'H2 ? (je ne suis pas sur de cette déduction)"

Mais on ne peut pas transformer des Joules en watts.

en fait je pensais aux watts heure, dans ce cas la il me semble que l'on a le droit de transformer ?

Soit si je reprends la bonne réponse : 237 kJ qui équivaut a 2,7 Wh / L d'H2 ?

[invite890ff058]

Oui, mais si tu considères le rendement global, il faut aussi considérer le rendement de la production de l'électricité (puisque l'électricité n'est pas une énergie primaire) : 33 % environ.
Donc 33% * 79 % * 80 à 90 % (moteur électrique)-->le rendement total est faible.

Je ne suis pas d'accord avec toi, je ne connais pas le rendement de la production de l'électricité mais il faut tenir compte du rendement du moteur a explosion (dans le cas de l'utilisation directe) ou de celui de la PAC soit :
30% (production d'électricité) * 80% (electrolyseur) * 80% (PAC) * 80% (moteur electrique) = 15%
ou
30% (production d'électricité) * 80% (electrolyseur) * 30% (moteur thermique) = 7%
la PAC a le meilleur rendement, plus la "chaine" est courte plsu le rendement est meilleur, autant utiliser des batteries (bien sur il y a le probleme de recyclage) :
30% (production d'électricité) * 80% (batteries) * 80% (moteur electrique) = 19%
(heu apres avoir fait le calcul et vu la difference autant avoir 4% de moins (PAC) et ne pas avoir le probleme de recyclage )