L’atome d’hydrogène est à la fois le plus abondant de l’univers (75 % en masse et 92 % en nombre d’atomes) et le plus rare sous sa forme “pure”, le dihydrogène.

L’hydrogène, au delà de sa définition (un électron et un proton) a différents visages, aspects physiques, que nous allons développer ici.

L’atome d’hydrogène dans tous ses états

Un atome d’hydrogène est composé d’un proton et d’un électron. Sa masse atomique est de 1,00794u.

L’hydrogène devient liquide à -253°C et solide à -262°C.

L’atome d’hydrogène dans son état “normal”: le gaz

Sa masse volumique est de 0.08988g/L sous forme de gaz. Ce qu’on appelle, dans le langage courant, hydrogène, est surtout du dihydrogène (c’est-à-dire la molécule formée de deux hydrogènes). Il pourrait exister sous forme d’atome isolé dans les zones de très faibles pression, comme dans l’espace.

Pour être utilisé, il a besoin d’être compressé (sinon, 1kg d’hydrogène occupe 11 000 litres !). On le compresse en général à 200 bars pour le transport et à 350 ou 700 bars pour les voitures à hydrogène.

Hydrogène liquide

L’hydrogène devient liquide à 20,28 degrés kelvins (= −252,87 °C) à pression atmosphérique. Sa masse volumique passe alors de 0,089 88 g/l à 70,973 g/l.

C’est la forme la plus dense de stockage de dihydrogène, 1,5 fois moins volumineuse que son compétiteur, l’hydrogène gazeux à 700 bars. S’il n’est utilisé que pour la conquête spatiale, il pourrait trouver des applications dans la mobilité lourde.

Pour aller plus loin, vous pouvez consulter notre article sur l’hydrogène liquide.

Hydrogène métallique

L’hydrogène peut aussi être “métallique”, dans certaines conditions extrêmes.

L’hydrogène métallique a été “créé” pour le première fois en 2020. Il est produit à des pressions supérieures à 425 gigapascals. C’est le matériau qui pourrait stocker le plus d’énergie et être supraconducteur … à température ambiante.

Sa masse volumique est de 70.6g/L sous forme solide.

Pour aller plus loin, vous pouvez consulter notre article sur l’hydrogène métallique.

Les isotopes de l’hydrogène

L’atome d’hydrogène a plusieurs isotopes (hydrogènes dont le noyau contient différents nombres de neutrons). Outre l’hydrogène “normal”, aussi appelé “protium”, il y a ses variantes avec un et deux neutrons: le deuterium (ou hydrogène mi-lourd) et le tritium (hydrogène lourd).

Pour plus de détails sur ce point, je vous renvoie à l’article sur les isotopes de l’hydrogène.

Le dihydrogène selon son origine

Hydrogène vert

L’hydrogène est qualifié de “vert” s’il est produit à partir d’électrolyse.

Pour aller plus loin, vous pouvez consulter notre article sur l’hydrogène vert.

Hydrogène brun

L’hydrogène est qualifié de “brun” ou “sale” s’il est produit à partir de produits fossiles.

Hydrogène fatal

L’énergie fatale est celle qui est issue des processus de production d’énergie et n’est pas “utile”. Par exemple, une large part de l’énergie libérée par les moteurs à explosion va se transformer en chaleur et se dissiper dans l’air.

Dans la même idée, l’hydrogène fatal est le fruit d’un processus qui n’a pas pour objet sa production. C’est un “coproduit”. Parmi ses producteurs, il y a l’industrie du chlore, la production de coke (le charbon …) et le raffinage de produits pétroliers.

L’hydrogène naturel ou natif

On dit souvent que l’hydrogène est partout (comme atome), mais qu’on le trouve nulle-part (sous forme pure). Ce n’est toutefois pas absolument vrai. On a, en effet, découvert récemment des gisements de dihydrogène.

On parle d’hydrogène naturel ou d’hydrogène natif.

Cet article fait partie de notre dossier “Hydrogène : l’énergie de l’avenir ?“.