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Tout savoir sur... l'hydrogène et les piles à combustible grâce à ces fiches documentaires à télécharger recouvrant tout ce qui concerne l’utilisation de l’hydrogène comme énergie propre et durable.

Regroupées en plusieurs chapitres principaux, ces fiches permettent de traiter l'ensemble de la chaîne hydrogène de la production à son utilisation pour différentes applications. Bonne lecture !

0.1 L'énergie et l'hydrogène

Depuis la nuit des temps les hommes se déplacent, mais très longtemps ils le firent avec lenteur, cette même lenteur à laquelle cheminait leur évolution. Durant des millénaires leurs sources d’énergie n’ont pas varié : ils ont transporté, travaillé la terre et fabriqué en utilisant leur propre force, celle des animaux, celle du vent et celle de l’eau. (rév. 01/2018)

0.2 Glossaire et Acronymes

Bioga, biomasse, capteur photoélectrique, centrale hydroélectrique, centrale marémotrice, etc. (rév. 02/2013)

1.1 Historique de l'hydrogène

De l’Antiquité au siècle des lumières, à la suite d’Aristote, tous les savants ont été convaincus que l’univers était constitué de quatre éléments : l’eau, la terre, l’air et le feu. Après une vingtaine de siècles, des doutes s’insinuent ; ainsi au XVIème, le philosophe et médecin suisse Paracelse (1493 – 1541), qui était aussi alchimiste et physicien, se demande si "l'air" qui se dégage lors de la réaction du vitriol sur le fer
est bien identique à l'air que nous respirons. (rév. 09/2018)

1.2 Données de base physico-chimiques sur l'hydrogène

L’hydrogène est l’atome situé en première place dans le tableau périodique des éléments. C’est le plus simple: un noyau constitué d’un proton, et un électron périphérique. C’est donc l’atome le plus léger avec ses qualités et ses défauts. (rév. 02/2018)

1.3 Production et consommation d'hydrogène aujourd'hui

Les principaux usages chimiques et pétroliers de l'hydrogène aujourd'hui, l'hydrogène en Europe
et dans le monde, l'hydrogène et la demande mondiale d'énergie. (rév. 02/2016)

2.1 Situation mondiale de l'énergie

Production d'énergie primaire dans le monde, Disparités des consommations d'énergie dans les différentes zones économiques, Perspectives à moyen et long terme pour l'évolution de la demande énergétique mondiale, Energie et environnement, Les combustibles fossiles: où en sommes nous des réserves ? (rév. 10/2017)

2.2 Situation énergétique de la France

Consommation d'énergie primaire, comparaisons avec la situation mondiale, taux d'indépendance énergétique de la France, bilan français en énergie électrique, évolution et tendances de la demande énergétique en France. (rév. 10/2017)

2.3 Le pétrole

Le transport routier : un secteur captif pour l'industrie pétrolière, les pays producteurs de pétrole, des potentiels de ressources pétrolières. (rév. 04/2018)

2.4 Le gaz naturel

Les différentes études de prospective convergent sur le potentiel de développement important du gaz naturel dans les 30 prochaines années, même si le contexte en termes de compétitivité inter-énergies a sensiblement évolué depuis 2003. (rév. 07/2018)

2.5 Le charbon

La production, le charbon domine la production d'électricité dans le monde, les utilisations possibles du charbon pour la production d'électricité, fabrication de combustibles liquides à partir du charbon, les réserves de charbon et de lignite, réglementation. (rév. 04/2018)

2.6 L'électricité dans le monde et en France

Production et consommation mondiale d'électricité, production et consommation d'électricité en France, les différentes filières de production d'électricité, échanges d'électricité, consommations d'électricité dans le monde. (rév. 02/2018)

2.7 Les énergies renouvelables

Les énergies renouvelables, EnR en abrégé, sont des énergies qui, après avoir été prélevées dans la nature, sont à nouveau disponibles dans un temps suffisamment court pour, à notre échelle de temps, être considérées comme inépuisables. En cela, elles diffèrent des énergies fossiles qui demandent des millions d'années pour se constituer et sont utilisées en un temps infiniment court, à l’échelle de celui nécessaire à leur reconstitution. (rév. 06/2018)

3.1.1 Production d'hydrogène à partir des combustibles fossiles

Production d'hydrogène par vaporeformage, production d'hydrogène par oxydation partielle, perspectives d'évolution, références et bibliographie utile. (rév. 09/2014)

3.1.2 Captage et stockage géologique du CO2

Introduction, le captage et le transport du CO2, le stockage géologique du CO2, aspects économiques du stockage géologique du CO2, situation actuelle et perspectives d'avenir, réglementation, les risques et l'acceptabilité sociétale, conclusions. (rév. 11/2014)

3.2.1 Production d'hydrogène par électrolyse de l'eau

Introduction, quelques rappels sur l'électrolyse, les technologies en concurrence, coût de l'hydrogène fabriqué par électrolyse, fabricants et/ou développeurs d'électrolyseurs, références. (rév. 01/2018)

3.2.2 Production d'hydrogène par dissociation thermochimique de l'eau

Introduction, les réacteurs nucléaires, l'électrolyse, les cycles thermochimiques, conclusion. (rév. 05/2016)

3.2.3 Photoelectrolyse de l'eau

Principe, les difficultés technologiques, les performances, les acteurs, conclusion, documentation. (rév. 06/2013)

3.3.1 Production d'hydrogène à partir de la biomasse

Introduction, production d'hydrogène via la méthanisation et le reformage, production d'hydrogène par voie thermochimique, comparaison des consommations d'énergie des différents modes de production d'hydrogène, conclusion. (rév. 11/2014)

3.3.2 Bioproduction d'hydrogène par des organismes photosynthétiques

Les organismes photosynthétiques, comme certaines algues vertes unicellulaires ou cyanobactéries, possèdent l’avantage de produire de l’hydrogène à partir de l’énergie solaire en utilisant l’eau comme donneur d’électrons et de protons sans le dégagement parallèle de gaz à effet de serre(CO2) inhérent aux autres organismes hétérotrophes. Dans ce cas, un procédé totalement propre basé sur la photosynthèse peut être envisagé, avec comme source d'énergie les deux plus importantes ressources de notre planète, l'eau et le soleil. Les procédés utilisent en général deux phases, une phase oxygénique de croissance de la biomasse et une phase anoxique de production d’hydrogène. (rév. 05/2014)

3.4 - L'Hydrogène naturel

Jusqu’à ce jour, l’hydrogène à l’état moléculaire, H2, était considéré comme n’existant pas dans la nature, si ce n’est à l’état de traces. Pour en disposer en grandes quantités, il faut le produire par les procédés décrits dans le présent chapitre 3, fiches 3.1.1 à 3.3.2. Or, depuis quelques décennies, des émanations d’hydrogène naturel ont été mises en évidence, d’abord au fond des océans et plus récemment sur terre. (rév. 03/2016)

4.1 Transport d'hydrogène

Le transport d'hydrogène entre un centre de production et un lieu d'utilisation ou de distribution s'opère de diverses manières selon la durée souhaitée de ce transfert, la masse d'hydrogène en jeu, la géographie des lieux considérés et les facteurs technico-économiques. (rév. 05/2016)

4.2 Stockage sous forme de gaz comprimé

Remarques générales, classes de réservoirs, architecture type d'un réservoir "Haute Pression", les performances, les solutions hybrides, sûreté et standards, fabricants de réservoirs "Haute Pression", références. (rév. 12/2016)

4.3 Liquéfaction, stockage et transport sous forme cryogénique

Introduction, liquéfaction de l'hydrogène, stockage de l'hydrogène liquide, transfert de l'hydrogène liquide, transport de l'hydrogène liquide, références. (rév. 07/2011)

4.4 Stockage de l'hydrogène dans les solides

L'hydrogène retenu par la surface de certains matériaux : le stockage par adsorption, l'hydrogène combiné aux métaux et alliages métalliques : le stockage dans les hydrures. (rév. 01/2018)

4.5.1 La distribution de l'hydrogène pour les véhicules automobiles

Le jour où la voiture à hydrogène va devenir une réalité courante, la distribution, à l’instar de ce qui existe pour les carburants pétroliers, se devra de rendre l’hydrogène disponible en tout lieu, en toute sécurité, d’une manière commode et à un prix abordable. (rév. 02/2016)

4.5.2 La distribution généralisée de l'hydrogène

Introduction, production et distribution, production et distribution locales, production centralisée et distribution à grande échelle, conclusion. (rév. 05/2013)

5.1.1 Moteurs thermiques à hydrogène

Rappel du principe du moteur thermique, application à l'hydrogène, moteurs de un à quelques kilowatt, moteurs de quelques dizaines à quelques centaines de kilowatt, automobile et transport routier, transport ferroviaire, transport maritime. (rév. 08/2018)

5.1.2 Turbines aéronautiques et moteurs fusées à hydrogène

L’hydrogène liquide présente un intérêt pour les applications aéronautiques du fait qu’il réduit –pour une autonomie équivalente- la masse de carburant embarqué d’un facteur 2,8. De plus, il permettrait un transport « propre » dans la mesure où cet hydrogène aura été produit sans production de CO2. (rév. 02/2018)

7.1 Inflammabilité et explosivité de l'hydrogène

La combustion de l'hydrogène, les explosions. (rév. 02/2015)

7.3 La sécurité hydrogène en France, en Europe et dans le monde : normes et règlements

Il va de soi que pour un système Pile à Combustible constitué d’équipements industriels variés : compresseurs, capacités de stockage d’hydrogène, équipements électriques, …, la réglementation et la normalisation existant pour ces équipements doivent déjà être appliquées. Mais il est aussi indispensable de créer et de développer des textes pour cette nouvelle technologie. (rév. 02/2016)

8.1 L'Union Européenne et l'hydrogène

Historique, développements actuels, développements futurs, autre structure européenne. (rév. 06/2016)

8.2 Le programme allemand

Contexte, l'implication récente mais forte des autorités fédérales allemandes, l'action pionnière de plusieurs Länders et villes allemands. (rév. 01/2018)

8.3 Les programmes hydrogène en France

Programmations et actions stratégiques nationales, L'AFHYPAC, La France membre d’organisations internationales « Hydrogène », Etudes et projets nationaux, L’hydrogène dans les régions, Recherche et développement, Principaux acteurs publics et privés, Rapport AFHYPAC « L’hydrogène en France en 2016 » (rév. 10/2017)

8.4 Les programmes hydrogène et piles à combustible aux USA

Les financements, Les divers programmes, Les acteurs américains, Les partenariats internationaux

  (rév. 02/2016)

8.5 Les programmes hydrogène et piles à combustible au Japon

Historique, Le programme actuel, l'organisation des activités, les domaines d'applications. (rév. 06/2016)

8.6 Chine : le programme hydrogène et piles à combustible

Un certain nombre de programmes destinés au développement des nouvelles technologies de l’énergie ont été mis en place par l’ Energy Research Institute du NDRC (National Development and Reform Commission) dans le cadre de ses plans quinquennaux successifs. L’un de ces programmes concerne l’hydrogène et les piles à combustible. Plus précisément, le State Council a récemment publié, en novembre 2014, The Energy Development Strategy Action Plan (2014-2020) dans lequel sont identifiées 20 actions-clés: l'une d'elles concerne l'hydrogène et les piles à combustible. (rév. 10/2017)

8.7 Corée du Sud : les programmes hydrogène et pile à combustible

Historique, les acteurs publics, les applications stationnaires, les applications routières, normes et réglementation, la formation, bibliographie. (rév. 04/2018)

8.8 Les programmes H2 et PAC en UK

Historique, La mise en place d'une stratégie de développement, Actions récentes, Véhicules à pile à combustible made in UK, Sites Web des divers acteurs publics de l'hydrogène en UK, Bibliographie (rév. 10/2017)

9.1 Application de la pile à combustible et de l'hydrogène dans le transport routier

Les tendances du transport, l'incidence des systèmes pile à combustible et de l'hydrogène dans le transport, l'incidence des systèmes pile à combustible et de l'hydrogène dans le véhicule, système de traction à pile à combustible ou moteur thermique, système prolongateur d'autonomie, système auxiliaire de production d'électricité, l'alimentation en hydrogène, conclusions. (rév. 02/2018)

9.1.1 Le programme Daimler

Le programme Daimler-Benz sur les périodes (1989-1998), (1998-2007) et (2007-2014), conclusions. (rév. 09/2016)

9.1.10 Les programmes français

Généralités, le programme Renault, le programme PSA Peugeot Citröen, le programme Michelin, autres programmes. (rév. 12/2014)

9.1.11 Les programmes Volkswagen et Audi

Ces deux constructeurs apparaissent dans la même fiche car ils appartiennent tous deux au même groupe industriel (Volkswagen AG). (rév. 04/2018)

9.1.2 Le programme General Motors

Généralités, le programme de développement du DoE, le programme actuel, les conclusions actuelles. (rév. 11/2014)

9.1.3 Le programme BMW

Généralités, historique, le prototype 745 h, le prototype 6litres/V12, le prototype H2R, BMW et la pile à combustible, conclusions. (rév. 11/2014)

9.1.4 Le programme Ford

Généralités, historique du développement des véhicules à pile à combustible, le programme actuel des véhicules à pile à combustible, les véhicules à moteur thermique à hydrogène, conclusions. (rév. 11/2014)

9.1.5 Le programme Toyota

Généralités, le programme de développement des véhicules légers, le programme Bus, le programme Poids lourds. (rév. 07/2018)

9.1.6 Le programme Nissan

Généralités, le programme de développement des véhicules légers. (rév. 11/2016)

9.1.7 Le programme Honda

Honda Motor Company Ltd est l’un des constructeurs japonais les plus actifs en matière de développement de véhicules propres (véhicules hybrides) et en particulier de véhicules légers hybrides à pile à combustible de type PEM. (rév. 04/2016)

9.1.8 Le programme Mazda

Généralités, le programme "pile à combustible", le programme "moteur thermique". (rév. 12/2014)

9.1.9 Les véhicules à pile à combustible en Corée du Sud

Généralités, programme Daewoo, programme Hyundai Motor Company, le programme bus. (rév. 02/2018)

9.2 Les bus à hydrogène

Généralités, les bus à moteurs thermiques à hydrogène, les bus à pile à combustible, aspects financiers, conclusions. (rév. 01/2018)

9.2.1 Daimler - Les bus à pile à combustible

Généralités, les projets CUTE, ECTOS, Perth, Pékin, HyFLEET:CUTE et CHIC, conclusions. (rév. 03/2015)

9.2.2 Japon : le programme de bus à pile à combustible

Généralités, le programme Toyota, autres programmes. (rév. 03/2015)

9.3.1 Quelques applications stationnaires de la pile à combustible dans le secteur industriel

Généralités, production d'électricité dans des sites industriels, production d'électricité dans des sites isolés et en secours, bibliographie. (rév. 04/2018)

9.3.2 Applications stationnaires de la pile à combustible dans le secteur résidentiel

Généralités, la pile à combustible, les applications dans le logement individuel, les applications dans le logement collectif, sécurité, normes, réglementation, conclusions. (rév. 03/2018)

9.3.3 La valorisation des énergies renouvelables

Généralités, les énergies renouvelables, la valorisation des EnR, conclusions. (rév. 04/2014)

9.4.1 Les portables à pile à combustible

Généralités, caractéristiques et performances, architecture de la micro-pile, le stockage de combustible, les principaux développements, prototypes. (rév. 02/2017)

9.4.2 Applications marines et sous-marines des piles à combustible

Généralités, applications sous-marines, applications marines de surface, bibliographie. (rév. 11/2017)

9.4.3 Applications spatiales et aéronautiques de l'hydrogène

Un peu d'histoire : l'hydrogène et les ballons, l'hydrogène et la propulsion spatiale, l'hydrogène et les systèmes propulsifs d'avions. (rév. 10/2017)

9.4.4 Applications aux cycles

Vélomoteurs, scooters et motos, tricycles, conclusions. (rév. 03/2017)

9.4.5 Les applications ferroviaires

Généralités, les divers projets. (rév. 09/2017)

9.5 Le power to gas

Généralités, principe, les divers projets, approche socio-économique, conclusions, bibliographie. (rév. 02/2018)

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