Craquage de l'eau
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Définition

Le craquage de l'eau est un procédé permettant l'obtention d'hydrogène et de d'oxygène en dissociant les atomes composant la molécule d'eau H2O. Il s'agit d'une réaction thermochimique se produisant à haute température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du...) (entre 850°C et 900°C).

Il s'agit de l'une des pistes envisagée pour la production en très grande quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) à destination des piles à combustible (Un combustible est une matière qui, en présence d'oxygène et d'énergie, peut se combiner à l'oxygène (qui sert de comburant) dans une réaction chimique générant de la chaleur :...), notamment pour les applications mobiles (voiture, téléphone (Le téléphone est un système de communication, initialement conçu pour transmettre la voix humaine.) portable, laptop, etc.)

Bilan Energétique

Bilan de la décomposition (En biologie, la décomposition est le processus par lequel des corps organisés, qu'ils soient d'origine animale ou végétale dès l'instant qu'ils sont privés de vie, dégénèrent sous...) d'une molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite quantité de matière...) d'eau :

H2O → H2 + ½ O2

La molécule d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) H2O est constituée de 2 liaisons O-H et chaque liaison a une énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) molaire de 460 kJ, ce qui représente 2 x 460 = 920 kJ pour une mole d'eau.

D’où la rupture des liaisons O-H des molécules d'eau pour une mole d'eau nécessite l'apport de 920 kJ (côté gauche de l’équation).

Cependant la recomposition des atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. Il est généralement constitué...) d'hydrogène H en H2 (hydrogène gazeux) va produire un apport d'énergie :

H-H → H2

Cette recomposition apporte 432 kJ.

De même pour la recomposition des atomes d'oxygène :

½ O-O → ½ O2

Cette réaction va libérer ½ x 494 kj soit 247 kJ.

Solde de l'opération :

920 - 432 - 247 = 241 kJ

Ainsi la fabrication de 2 g d'hydrogène par craquage (Le craquage (cracking en anglais) est, en chimie, et plus particulièrement celle du pétrole, l'opération qui consiste à casser une molécule organique...) d'une mole d’eau (sans tenir compte des pertes) nécessite l'apport de 241 kJ, soit 120.500 kJ pour fabriquer 1 kg d’hydrogène.

Mise en œuvre

Comme mentionné plus haut, ce phénomène, qui attend encore d'arriver à un stade (Un stade (du grec ancien στ?διον stadion, du verbe ?στημι istêmi, « se tenir droit et...) de maturité industrielle et économique, est l'une des pistes envisagées pour la fabrication d'hydrogène en grande quantité pour servir de vecteur (En mathématiques, un vecteur est un élément d'un espace vectoriel, ce qui permet d'effectuer des opérations d'addition et de multiplication par un scalaire. Un...) d'énergie propre (Une énergie propre ou énergie verte est une source d'énergie dont l'exploitation ne produit que des quantités négligeables de polluants par rapport à d'autres sources plus...) pour les années futures. L'utilisation étant prévue principalement dans les unités mobiles comme les téléphones portables, les ordinateurs, les automobiles, etc.

La production de l'énergie nécessaire au craquage, afin d'être une véritable avancée sur le plan écologique, devra se faire par une source d'énergie primaire (Une source d’énergie primaire est une forme d’énergie disponible dans la nature avant toute transformation. Si elle n’est pas utilisable directement, elle doit être transformée en une source...) propre et ne rejetant pas de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme...) à effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie électromagnétique, provenant du Soleil (dans le cas des...).

C'est la filière (Une filière est une suite de formalités, d'emplois à remplir avant d'arriver à un certain résultat: la filière administrative.) nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) qui offre ici la piste la plus prometteuse. En effet, les réacteurs nucléaires de nouvelle génération, encore sur la planche à dessin, pourraient permettre un double usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) de la fission à des fins de production électrique classique et d'hydrogène. Les réacteurs nucléaires du type HTR (Les lettres HTR sont l'acronyme de Horloge Temps Réel (ou RTC pour 'Real-time clock').) (High Temperature Reactor | Réacteur (Un réacteur peut désigner :) à Haute Température) ou HTGR (Hight Temperature Gaz Cooled Reactor | Réacteur Haute Température refroidit au Gaz) permettront, s'ils sont produits, d'atteindre les températures de l'ordre de 900°C nécessaires au craquage de la molécule d'eau.

L'avantage du HTGR est qu'il brûle les matières fissibles les plus fréquentes, dont le plutonium (Le plutonium est un métal lourd de symbole chimique Pu et de numéro atomique 94, très dense — approximativement 1,74 fois plus lourd que le plomb — radioactif et...). L'autre avantage de l'utilisation de l'énergie nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) réside dans le fait que les déchets sont produits dans des quantités très faibles pour une production d'énergie inégalée, et que ceux-ci peuvent être stockés en attente d'enfouissement, traitement ou autre procédé. Le stockage des déchets étant l'une des propriétés du nucléaire qui lui est spécifique.Ces déchets sont extrêmement poluants et sur une très longue période, il serait préférable de trouver une énergie alternative plus "propre".

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