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« L’eau est le charbon du futur. […] Les éléments de l’eau ainsi décomposés, l’hydrogène et l’oxygène, assureront l’approvisionnement énergétique de la terre pour une durée indéterminée », écrivait l’auteur français Jules Verne dès 1870. Avec le chauffage à l’hydrogène, presque tout le monde peut utiliser le combustible dans leur propre maison aujourd’hui. Comment cela fonctionne et où la matière première peut également être utilisée est expliqué dans l’article suivant.

Les sujets en un coup d’œil :

  1. Pourquoi utiliser l’hydrogène pour le chauffage ?

  2. L’hydrogène comme source de chauffage

  3. Possibilités expérimentales

  4. Chauffez votre maison avec de l’hydrogène

L’hydrogène est un élément chimique qui occupe la première place dans le tableau périodique des éléments. Il se produit dans presque tous les composés organiques sur terre. Sans changer les influences extérieures, il n’existe généralement pas sous forme pure, mais sous forme moléculaire. Le gaz H2 est incolore et inodore et a une teneur énergétique de trois kilowattheures par mètre cube standard (un mètre cube à 15 degrés Celsius et 1 bar).

Hydrogène - élément chimique utilisé dans le chauffage, l'électricité ou la mobilité

© malp / Fotolia

Chauffage à l’hydrogène : avantages et particularités

Contrairement au gaz ou au pétrole, l’énergie chimique de l’hydrogène ne peut pas être obtenue par combustion, mais par une réaction chimique. Dans ce qu’on appelle une pile à combustible, l’hydrogène est divisé en électrons et en protons. Cette pile à combustible est un composant autonome constitué de deux électrodes et d’une couche séparatrice. Pendant que les électrons se déplacent entre les électrodes via un conducteur électrique et que le courant circule, les protons glissent à travers la couche de séparation et se combinent avec les électrons et l’oxygène de l’autre côté pour former de l’eau.

En plus de l’électricité, la réaction produit également de la chaleur. Avec un réchauffeur à hydrogène, il peut être utilisé pour chauffer des bâtiments ou pour chauffer de l’eau. La particularité de l’ensemble du processus : il n’y a pas de gaz d’échappement et le climat est protégé.

D’où vient le combustible du réchauffeur à hydrogène ?

Bien qu’il existe aujourd’hui quelques stations-service à hydrogène, presque personne en Allemagne n’a un réservoir d’hydrogène chez lui. Afin de pouvoir encore utiliser la substance pour le chauffage, elle est produite à partir de gaz naturel dans des dispositifs de chauffage à pile à combustible, par exemple à l’aide d’un reformeur. Pour ce faire, de la vapeur chaude est ajoutée au combustible gazeux. En plus de l’hydrogène lui-même, du dioxyde de carbone et de l’eau sont produits. Une pile à combustible à haute température, en revanche, peut générer de l’hydrogène directement à partir du gaz naturel via le catalyseur de l’électrode. Un réformateur n’est pas nécessaire. Dans l’article sur le fonctionnement de la pile à combustible, nous expliquons en détail son fonctionnement.

Produire de l’hydrogène à partir d’électricité renouvelable

Une autre façon de produire de l’hydrogène pour le chauffage est l’électrolyse. Dans le processus, l’eau est séparée en hydrogène et en oxygène à l’aide d’électricité. Dans les cellules énergétiques spéciales, cela fonctionne même de manière régénérative. En effet, l’électricité excédentaire est utilisée pour produire de l’hydrogène. L’avantage : contrairement au reformeur énergivore, celui-ci fonctionne uniquement avec des énergies renouvelables. Ceux-ci peuvent être stockés sous forme d’hydrogène vert pendant une longue période – par exemple de l’été à l’hiver. Cela permet d’économiser les ressources fossiles et de réduire les coûts de chauffage.

Chauffage à l’hydrogène : possibilités expérimentales

En matière de chauffage à l’hydrogène, différentes technologies sont aujourd’hui connues. Des exemples de ceci sont les appareils de chauffage à gaz, appelés appareils de chauffage KAT ou appareils de chauffage à sable. Cependant, en raison des dangers posés par l’hydrogène gazeux, ils sont principalement utilisés dans des zones expérimentales.

Les chaudières à gaz brûlent le gaz directement

Une première façon de chauffer avec de l’hydrogène consiste à brûler de l’oxyhydrogène dans des chaudières à gaz. La réactivité particulièrement élevée de l’hydrogène et de l’oxygène est utilisée ici. Les exigences techniques importantes sont les buses de brûleur spéciales et les équipements de sécurité. La flamme ne doit pas revenir en arrière lorsque vous l’éteignez. Un capteur doit également exclure une augmentation de l’hydrogène à plus de quatre pour cent afin d’éviter une explosion. Étant donné que les systèmes sont associés à des risques élevés, ils ne sont actuellement utilisés que dans des tests.

Les catalyseurs chauffent avec de l’hydrogène

Les catalyseurs peuvent également brûler le gaz invisible pour libérer de la chaleur. Ceci est possible en démarrant le processus de réaction de l’eau et de l’oxygène dans des conditions contrôlées, comme dans les centrales nucléaires. Ici, les recombineurs reconvertissent l’hydrogène résultant en phase liquide afin d’éviter les explosions dangereuses.

Une dérivation de ce chauffage KAT est le chauffage au sable. Des chercheurs versent du sable et des flocons de platine dans un tube de combustion. Si l’oxyhydrogène s’écoule ensuite par le bas, il réagit sur le platine. Le matériau chauffe et cède de l’énergie thermique au sable. Un échangeur de chaleur pourrait alors absorber l’énergie et l’injecter dans le système de chauffage.

Solutions disponibles : Le réchauffeur à hydrogène

Pile à combustible pour le chauffage à l'hydrogène dans un laboratoire

© photo scientifique / Fotolia

En matière de chauffage à l’hydrogène, il existe aussi aujourd’hui des solutions éprouvées et sûres. Un exemple de ceci est la pile à combustible, qui génère de l’électricité et de la chaleur en un seul processus. Ceci est rendu possible par des cellules spéciales composées de deux électrodes et séparées l’une de l’autre par une couche intermédiaire. Lorsque l’hydrogène atteint la première électrode, un catalyseur sépare les atomes en électrons et protons. L’électricité est générée lorsque les électrons se déplacent vers la seconde électrode via un conducteur électrique. En même temps, les protons glissent à travers la couche séparatrice. Ils se reconnectent avec les électrons et l’oxygène, libérant également de l’énergie thermique. Alors que la chaleur peut être utilisée dans le système de chauffage, les propriétaires peuvent également utiliser l’électricité produite eux-mêmes.

Holistique : chauffage à l’hydrogène et au photovoltaïque

Alors qu’un système de chauffage à pile à combustible conventionnel obtient l’hydrogène à partir de gaz naturel ou de gaz liquide, les systèmes photovoltaïques conviennent également pour produire le gaz. Parce que ceux-ci génèrent de l’énergie électrique, avec laquelle un soi-disant électrolyseur peut fonctionner. Cela divise l’eau en hydrogène et en oxygène en utilisant l’électricité. Alors que l’oxygène peut s’échapper dans l’air, le gaz hydrogène peut être utilisé pour produire de l’électricité et de la chaleur. Nous avons plus d’informations à ce sujet pour vous dans l’article Chauffage par pile à combustible avec photovoltaïque.

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