L’électrolyse de l’eau consiste à séparer les atomes d’hydrogène et d’oxygène de la molécule d’eau grâce à de l’électricité.


Que diriez vous d’un carburant illimité qui pourrait remplacer le pétrole et ne rejetterait que … de l’eau ? Une belle promesse non ? Ne serait-ce pas encore mieux si ce miracle n’avait besoin, pour être produit … que d’eau ? (et de l’électricité, évidemment.)

C’est bien celle de l’hydrogène produit par électrolyse, ou “hydrogène vert“.

L’électrolyse de l’eau

L’électrolyse permet de transformer de l’eau en dihydrogène (et en oxygène) grâce à un courant électrique. La première a été réalisée le 2 mai 1800 par William Nicholson et Sir Anthony Carlisle. Ces derniers ont fait une expérience simple : ils ont plongé deux électrodes produisant un courant électrique dans l’eau, et observé que des bulles se formaient autour de chaque électrode (dihydrogène va se former autour de la cathode et du dioxygène autour de l’anode).

(rq: selon certains, l’électrolyse de l’eau aurait été découverte en 1789)

Il y a principalement 3 éléments :

  • Un électrolyte (l’espace qui va transmettre les électrons d’une électrode à l’autre).
  • Deux électrodes.

La principale différence entre les différents types d’électrolyse reposera sur

  • la chaleur
  • les matériaux utilisés

Pour aller plus loin sur la mécanique, vous pouvez lire notre article sur l’électrolyse.

Les différentes sortes d’électrolyses

Il y a plusieurs types d’électrolyseurs.

Electrolyse alcaline

Pour l’électrolyse alcaline,

  • l’électrolyte est une solution aqueuse d’hydroxyde de potassium (KOH);
  • l’anode serait généralement “en nickel ou en acier doux” avec un dépôt surfacique catalytique en alliage de nickel ou d’oxydes métalliques;
  • le diaphragme, qui sépare l’espace de l’anode de celui de la cathode, a tendance à être en oxydes de nickel.

“Les rendements énergétiques de tels électrolyseurs sont de l’ordre de 75 à 90 %, pour une durée de vie supérieure à 80 000 heures de fonctionnement, pouvant même aller jusqu’à 160 000 heures (soit environ 18 ans).”

http://www.hqe.guidenr.fr/cible-4-hqe/differentes-technologies-electrolyseur.php

Pour aller plus loin, vous pouvez consulter notre article sur l’électrolyse alcaline.

Electrolyseurs PEM (Proton Exchange Membrane)

C’est le même principe que pour la pile à combustible PEM, mais en sens inverse.

L’électrolyte est ici une membrane solide en polymère.

Son problème est qu’elle a besoin de métaux très chers, comme la platine, pour ses électrodes. On les utilise notamment pour produire de l’oxygène dans certains sous-marins nucléaires.

Pour aller plus loin, vous pouvez consulter notre article sur l’électrolyse PEM.

Electrolyseurs haute température

L’électrolyse à haute température consiste à pratiquer l’électrolyse à de hautes températures, avec de la vapeur d’eau, pour diminuer le besoin en électricité. En effet, une partie de l’énergie à fournir pour séparer l’hydrogène de l’oxygène est alors fournie par la chaleur.

Synthèse (en cours)

Crédits: Benoit Guenot
Caroline Rozain (2013)
Source : CEA (2012) : Les technologies de l’hydrogène au CEA


Pour aller plus loin

  • M. Carmo, D.L. Fritz, J. Mergel, D. Stolten, A comprehensive review on PEM water electrolysis, Int. J. Hydrogen Energy 38 (2013) 4901-4934

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