Hydrogène et transports

[alopex]

Le gros problème de l'utilisation de l'hydrogène dans les véhicules est le stockage. Même sous très haute pression, l'autonomie reste limitée. Un rapide calcul donne pour 100 litres à 300 bars une énergie en pci de
84 kWh soit environ 8 litres de gazoil. Tant en poids qu'en encombrement, un tel stockage n'est pas envisageable sur une voiture, à la rigueur sur un poids lourd...
Il me paraît plus réaliste de le produire à bord du véhicule. Je ne parle pas du reformage à la vapeur des hydrocarbures qui de toute façon produit du CO2 (ce serait un peu shadok!).
J'imagine en premier lieu un dispositif utilisant la réduction de la vapeur d'eau par le fer. C'est la célèbre expérience de Lavoisier ou il produisait l'hydrogène par l'action de la vapeur sur un canon de fusil (!) chauffé au rouge. Le dispositif comprend deux réacteurs identiques en parallèle fonctionnant en permutation. Dans l'un de la vapeur d'eau passe sur de la limaille chauffée au rouge et dégage de l'hydrogène utilisé par le moteur. Dans le second, un bruleur utilise une partie de l'hydrogène pour remonter la température du fer pour un nouveau cycle.
Il "suffirait" de recharger le véhicule avec de l'eau (pour la vapeur) et du fer qui sont des produits sans danger.
Le fer oxydé par la réaction devrait alors être acheminé vers une usine de retraitement. Et la on retrouve le fameux problème de comment produire H2 déplacé!!
On trouve la classique réduction par CO du haut-fourneau avec dégagement de CO2, sauf que la grosse différence est que ce rejet est fait sur une installation fixe pour laquelle un piégeage est envisageable (sous réserve de faisabilité de ces techniques et d'épuisement des combustibles fossiles) mais c'est un autre débat.
Sinon j'ai aussi toujours dans mes cartons l'idée de l'ammoniac comme vecteur intermédiaire. Il se dissout en très forte proportion dans l'eau et même pur est liquide à température "raisonnable". Il se décompose facilement en H2 et N2 vers 300° C. Par contre, sa synthèse est énergivore (réaction endothermique sous forte pression) et la encore il faut extraire l'hydrogène...
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[invité576543]

Le calcul de la quantité d'hydrogène consommée par le brûleur pour remonter la température du fer montrera qu'elle est inférieure à la quantité créée!

Dans le dispositif proposé il n'y a pas de "source d'énergie", c'est à dire d'une source fournissant une énergie avec une entropie inférieure aux conditions ambiantes... Aucun moteur ne peut marcher sans une telle source...

Cordialement,

[alopex]

Je ne suis pas vraiment convaincu par ton analyse. Dans ce dispositif, il y a bien une source d'énergie, celle qui sert à réduire l'oxyde de fer en fer. Le fer devient un vecteur énergétique que l'on convertit en un autre, l'hydrogène. Le fait que la réaction soit endothermique ne suppose pas nécessairement que son bilan soit nul ou négatif. C'est bien la même chose qui se passe dans la gazéification de la houille: on brule une partie du combustible pour fournir la chaleur nécessaire à l'entretien de la réaction endothermique qui produit le gaz de synthèse.

[invité576543]

Dans ce dispositif, il y a bien une source d'énergie, celle qui sert à réduire l'oxyde de fer en fer.

Va falloir "recharger" le véhicule avec du fer, alors, pas seulement avec de l'eau... L'énergie libérée par l'oxydation du fer, c'est combien de kWh par kilo???

Cordialement,

[A voir en vidéo sur Futura]

[alopex]

J'ai bien dit dans mon message que le véhicule consommait de l'eau ET du fer. D'un point de vue purement théorique je ne vois pas l'impossibilité, de la à dire que c'est facile à faire dans la pratique...

[invité576543]

J'ai bien dit dans mon message que le véhicule consommait de l'eau ET du fer. D'un point de vue purement théorique je ne vois pas l'impossibilité, de la à dire que c'est facile à faire dans la pratique...

OK. Mes excuses pour avoir mal lu... Mais combien de kWh un kilo de fer libère par oxydation?

Cordialement,

[invité576543]

l'ammoniac (...) Par contre, sa synthèse est énergivore (réaction endothermique sous forte pression) et la encore il faut extraire l'hydrogène...

Sinon, autre discussion: la synthèse de l'ammoniac N₂ + 3H₂ --> 2NH₃ n'est pas endothermique, mais exothermique. Le coût énergétique dans la synthèse de l'ammoniac est essentiellement dans la production de l'hydrogène...

Cordialement,

[alopex]

J'ai fait un rapide calcul sur la base de la réaction
2 Fe + 3 H2O -> Fe2O3 + 3 H2
Avec 70 kg de fer et 55 litres (kg) d'eau on produit une quantité d'hydrogène correspondant à 400 kWh (40 litres de gazoil). C'est lourd et encombrant mais beaucoup moins que les batteries ou même un réservoir d'H2 de 100 litres (NB.: 70 kg de fer ca prend dans les 25 a 30 l en volume sous forme pulvérulente)

[invité576543]

J'ai fait un rapide calcul sur la base de la réaction
2 Fe + 3 H2O -> Fe2O3 + 3 H2
Avec 70 kg de fer et 55 litres (kg) d'eau on produit une quantité d'hydrogène correspondant à 400 kWh (40 litres de gazoil). C'est lourd et encombrant mais beaucoup moins que les batteries ou même un réservoir d'H2 de 100 litres (NB.: 70 kg de fer ca prend dans les 25 a 30 l en volume sous forme pulvérulente)

? J'ai comme donnée de base 33 kWh par kg d'hydrogène, or il faut dans la réaction 19 kg de fer pour 1 kg d'hydrogène, soit 70 kg de fer --> 124 kWh ???

[alopex]

Juste un petit lien sur un procédé similaire dans son esprit.

http://www.eif.ch/fr/formations/chim...uhni/kuhni.htm

Je reviens plus tard pour te répondre mmy, faut que je phosphore un brin...

[invité576543]

Juste un petit lien sur un procédé similaire dans son esprit.

http://www.eif.ch/fr/formations/chim...uhni/kuhni.htm

Pas vraiment similaire, si je comprends bien le cas décrit par le lien, le fer n'est qu'un catalyseur non consommé dans le cycle. L'énergie est fournie par du bois. C'est un "gazogène" amélioré (et encore, l'amélioration demande démonstration...).

Cordialement,

[alopex]

Faudrait pas vieillir je fais plus que de buguer, heureusement ici on me corrige
1) oui tu as raison sur le fer, mon erreur vient du fait que j'ai pris 35 g/mol au lieu de 56 g/mol en réalité (j'ai confondu avec le chlore quoi...snif!). Moralité: je raisonne encore pas trop faux mais faut que je fasse attention aux calculs et à ma mémoire embrouillée!
2) tu as aussi raison pour la synthèse de l'ammoniac qui est bien exothermique. Le procédé est énergivore pour produire H2 et peut être aussi pour la compression des gazs (ca se passe vers les 250 bars avec cat au nickel si je ne m'abuse)
Bref, pour deux conneries comme ca je mérite au moins d'être exilé au Kerguelen!
Plus sérieusement, l'idée avec le fer me paraît quand même assez intéressante, mais j'aimerais déterminer la quantité d'énergie nécessaire à l'entretien de la réaction.
Merci pour un coup de main!

[alopex]

A mmy a propos du lien:
j'avais cru comprendre qu'ils utilisaient le monoxyde issu du gazogène pour réduire l'oxyde fer en fer (ce que je propose de faire en installation fixe), PUIS d'utiliser le fer pour réduire la vapeur en H2 et O2 (ce que je propose de faire "à bord"). C'est pas ça?

[alopex]

Considérations économiques sur l'ammoniac.

Cours: 450 US$/t soit 380 €/t
1 tonne NH3 -> 176 kg H2
pci de H2 -> 33 kWh/kg
Donc 5820 kWh/t(NH3)
Soit 0,064 €/kWh.
C'est un prix voisin de celui du fuel domestique (peu soumis a la TIPP).
J'en conclut que l'ammoniac pourrait être un vecteur énergétique intermédiaire compétitif pour les véhicules.

Bon bien sur l'H2 qui sert a fabriquer le NH3 est produit a partir du gaz naturel dont le prix exploserait encore plus si une demande d'ammmoniac carburant venait à émerger! Disons que ca règle déja le problème du transport de l'H2 et de l'autonomie et c déja pas mal.

Je m'attaque au problème de l'extraction du H2 et je vous donne la combine demain

[invité576543]

A mmy a propos du lien:
j'avais cru comprendre qu'ils utilisaient le monoxyde issu du gazogène pour réduire l'oxyde fer en fer (ce que je propose de faire en installation fixe), PUIS d'utiliser le fer pour réduire la vapeur en H2 et O2 (ce que je propose de faire "à bord"). C'est pas ça?

Si, mais le fer est entièrement regénéré, et il n'y en a pas besoin d'une grande quantité, si je comprends bien. Ce que tu proposes c'est de séparer les deux parties du cycle et de brûler le bois (ou autre chose) dans des usines, le fer servant de moyen de stockage, d'échange et de transport de l'énergie. Si le rendement est bon (à vérifier!), le seule défaut sembl être le poids. Mais le poids de fer doit être plus élevé que le poids de bois correspondant...

(Au passage, le rendement massique du stockage chimique s'intuite vite: l'énergie est dans les électrons et dans le fer il n'y a que 3 électrons mobilisés dans la réaction; le noyau est plutôt un poids mort qu'autre chose. Les éléments les plus légers sont donc les plus intéressants pour le stockage d'énergie chimique...)

Cordialement,

[invité576543]

J'en conclut que l'ammoniac pourrait être un vecteur énergétique intermédiaire compétitif pour les véhicules.

Bon bien sur l'H2 qui sert a fabriquer le NH3 est produit a partir du gaz naturel dont le prix exploserait encore plus si une demande d'ammmoniac carburant venait à émerger! Disons que ca règle déja le problème du transport de l'H2 et de l'autonomie et c déja pas mal.

Je m'attaque au problème de l'extraction du H2 et je vous donne la combine demain

Il y a eu il y a quelque mois un brève sur des recherches sur l'ammoniac comme vecteur énergétique... Une petite recherche devrait permettre de trouver.

Une remarque qui avait été faite est la toxicité du gaz, donc le danger au moment de faire le plein, et en cas d'accident...

Sinon pour les méthodes d'extraction de l'hydrogène, il y a une qauntité de sites sur la Toile, c'est un sujet très à la mode!

Cordialement,

[invite8915d466]

On trouve la classique réduction par CO du haut-fourneau avec dégagement de CO2, sauf que la grosse différence est que ce rejet est fait sur une installation fixe pour laquelle un piégeage est envisageable (sous réserve de faisabilité de ces techniques et d'épuisement des combustibles fossiles) mais c'est un autre débat..

Ca me parait au contraire le point essentiel. Tant qu'on a du charbon, il est surement plus interessant de le transformer en essence par le procédé Fischer-Tropsch, dont le rendement de 50% est surement bien supérieur à celui de ton procédé (je pense que l'essentiel de la chaleur produite serait dissipée par le chauffage du fer, sans compter les problèmes techniques de l'alimentation en continu en fer du moteur).
Ceci dit un procédé utilisant du zinc est a l'étude, mais pour le stockage de l'électricité produite par des installations souffrant du problème de l'intermittence (solaire, éolien..).

[alopex]

Je suis bien content d'entendre parler du charbon et de la synthèse Fischer-Troppsch. Il y a probablement la une piste très intéressante pour l'avenir des véhicules alimentés par hydrocarbures liquides. D'ailleurs, la compagnie pétrolière (!!) Sasol produit du carburant de cette façon en Afrique du Sud. Ils n'ont pas de pétrole mais eux ils ont vraiment des idées! (pas neuves mais à redécouvrir...).
Par contre, le problème du rejet de CO2 reste posé dans les mêmes termes qu'actuellement. Au contraire d'une filière basée sur l'hydrogène comme combustible embarqué. Quitte à ce que cet H2 soit produit avec rejet de CO2 car alors ce rejet se fait en poste fixe et peut se gérer par piégeage (quand on saura vraiment le faire à l'échelle industrielle...).
Je suis d'accord sur le fait que l'alimentation en fer du moteur n'irait pas sans poser de problèmes...Je voyais ça sous forme de "cartouches" interchangeables formant réacteur ou qq chose de ce genre...
Ces dames vont être contentes, plus d'odeur de gasoil sur les mains et elles vont se faire des muscles en trimbalant des kilos de ferraille!!

[alopex]

Il y a eu il y a quelque mois un brève sur des recherches sur l'ammoniac comme vecteur énergétique... Une petite recherche devrait permettre de trouver.

Une remarque qui avait été faite est la toxicité du gaz, donc le danger au moment de faire le plein, et en cas d'accident...

Je vais rechercher ce post. Que penses-tu du prix de revient somme toute compétitif que j'ai rapidement calculé. Afin d'éviter d'exploser les cours en mettant la pression sur le marché du gaznat, il faudrait envisager de produire l'hydrogène à partir du charbon qui est encore très abondant sur terre.

Pour ce qui est de la toxicité de l'ammoniac et du danger potentiel, la par contre je rigole!! Je parie que ceux qui sont effayés par ça sont ceux qui sont prêts à se promener avec un réservoir d'H2 à 800 bars sous les fesses! L'ammoniac n'est pas plus dangereux que l'essence. En plus ca sent très fort et on s'éloigne spontanément avant d'être incommodé. C'est sur que si on en boit 3 litres ou qu'on sniffe le bidon tout l'après-midi ca ne fait pas de bien, mais essaie avec du SP98 et tu verras! En plus en solution à 30% dans l'eau ca se transvase très facilement. Ca serait pas plus compliqué à manipuler que le GPL.

[invité576543]

mais essaie avec du SP98 et tu verras!

C'est HS, mais aux US, ils mettent tout un système d'étanchéification quand on fait le plein, pour éviter à l'utilisateur de respirer les vapeurs du carburant (dont le benzène, pas particulièrement bon pour la santé)... Un cas où le principe de précaution a été oublié en France, alors que c'est pas vraiment compliqué!

Cordialement,