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L'ELECTROLYSE DE L'EAU
Cela consiste en la séparation de la molécule d'eau en deux gaz: le dihydrogène et le dioxygène. Avant, on avait besoin de ces gaz séparés : pendant une opération par exemple si on a besoin d’hydrogène seulement, la moindre présence d’oxygène peut faire rater l’opération. De plus, ces gaz devaient etre pressurisés et donc il fallait les séparer car sinon ca exploserait.
Pour plus d'informations concernant l'histoire de l'électrolyse, visitez notre magazine
De nos jours, nous pouvons utiliser ces gaz ensembles et nous les produisons à l'aide d'un générateur hho
La température de flamme très élevée (2700°C) atteinte avec l’oxygène l’a fait choisir sous forme liquide comme propulseur des fusées et engins spatiaux.
D’abord, on peut utiliser l'oxyhydrogène pour faire une flamme à environ 2500°C grâce à un embout fin et un filtre pour réguler la pression à la sortie et pour éviter le retour de flamme. C’est ce qu’on appelle la flamme d’hydrogène.
De nos jours on utilise ce gaz pour diverses applications :
Mais lesquels ?
La lumière Drummond utilise une flamme de gaz oxyhydrique comme source de chaleur
Aussi, cette flamme peut aussi servir à créer des lampes à oxyhydrogène en chauffant un bloc de chaux qui produit une lumière vive en incandescence. Seulement, le caractère explosif de ce gaz font que ce type d’éclairage est remplacé par la lampe incandescence de Thomas Edison.
Le soufflet à oxyhydrogène, développé par le minéralogiste anglais Edward Daniel Clarke et le chimiste américain Robert Hare au début du XIXe siècle, produit une flamme assez chaude pour faire mélanger deux matériaux réfractaires tels que le platine, porcelaine, briques réfractaires.
Le chalumeau à oxyhydrogène brûle l'hydrogène (le carburant) en présence de l'oxygène (le comburant). Il est utilisé pour la découpe et le soudage des métaux, du verre et thermoplastiques.
En raison de la concurrence du chalumeau acétylène (la haute chaleur de combustion de l’acétylène permet d'atteindre de hautes températures (3 200 °C dans l'oxygène pur), ce qui en fait un candidat idéal comme combustible pour la soudure FB : C2H2) oxygène et du soudage à l'arc (C'est l'échauffement créé par la résistivité des métaux parcourus par l'électricité qui élève la température au point de soudure jusqu'à celle requise pour la fusion du métal), le chalumeau à oxyhydrogène est rarement utilisé aujourd'hui, mais il reste l'outil de coupe préféré dans certains soudages et oxycoupages.
Mais comment fonctionne le générateur HHO ?
Nous avons deux électrodes. L’une est reliée a la borne + du générateur (anode)
et l’autre est reliée à la borne – (c’est la cathode). Ces deux électrodes sont ensuite
plongées dans une cuve remplie d’eau. Mais il n’y a pas que de l’eau à l’intérieur de
cette cuve, il y a aussi ce qu’on appelle l’électrolyte (L’eau pure n’est pas un conducteur
d’électricité. On lui rajoute donc une solution qui elle l’est).
Lorsque l’on allume le générateur, les électrons se déplacent de la borne – vers la borne +.
Ces électrons donc vont transformer l’eau H2O au dihydrogène H2 et l’ion hydroxyde OH-. Equation de la réaction chimique :
4 H2O + 4e- 2 H2 + 4 OH-
Simultanément, sur l’anode une autre réaction chimique a lieu. L’eau H2O se transforme en oxygène O2, en ion hydronium H+ (et en électron).
L’équation bilan de cette réaction chimique :
2 H2O O2 + 4 H+ + 4 e- (oxydation à l'anode, pôle positif)
Les électrons reviennent ensuite vers le pole positif de la pile. L’eau reste donc neutre.
Comme la première réaction consomme deux électrons (réducteur) et que la seconde réaction en libère 4 (oxydant), on en conclut donc que la première doit se faire deux fois plus vite et l’on produit donc 2 fois plus de dihydrogène.( Tant mieux car c’est ce qu’il faut pour que les deux composés brulent ensembles).
En additionnant les deux réactions, on obtient donc :
Ce qui revient à une réaction globale:
2 H2O 2 H2 + O2
Electriquement maintenant :
On sait bien que chaque électron transporte une charge très faible : Coulombs
Bien entendu c’est une charge négative et normalement on écrit : -e=-1.6*10^(-19) C
Or dans l’expérience on observe que 4 moles d’électrons réagissent. Une mole d’électron est le produit de la charge électrique par le nombre d’Avogadro soit :
C’est ce qu’on appelle 1 Faraday (constante de faraday). Or nous, dans notre expérience, nous avons 4 faradays.
Pour plus d'informations, visitez notre magazine
Mais qu'en est-il au niveau des énergies ?
Ces gaz pourraient servir dans de nombreux domaines (voir magazine) mais le plus important est l'automobile.
Jusques à aujourd'hui, nous n’avons pas pu remplacer l’essence par
le mélange H2O2.
Mais l'on pourrait y arriver un jour. Un homme nommé Stanley Meyer
aurait mis au point dans les années 70,un système assez sophistiqué,
basé sur un modèle de tube de son invention, permettant à une
voiture de rouler en utilisant exclusivement de l'eau. Seulement, il
est mort en 1998, assassiné sans avoir divulgué son secret. Donc,
pour l’instant, la seule avancée énergétique est d’assimiler
l’oxyhydrogène avec l’essence. La vitesse de propagation de
flamme du mélange air/carburant est de plus ou moins 1200 mètres
par seconde. Mais le record en la matière c'est bien l'hydrogène qui
le détient avec 12000 mètres par seconde,ce qui est 10 fois mieux ! Si on avait un tube de 1200 mètres de long rempli d'hydrogène et que l'on produit une étincelle a un bout, la flamme occasionnée serait en haut des 4 tours Eiffel empilées en 1 dixième de seconde...
Donc on économise de l’argent car moins d’essence et moins de pollution aussi.
Mais si ces générateurs ont autant de points positifs, pourquoi sont-ils si peu reconnus en France ?
D’une raison qui est surement politique : Imaginez
qu’on se mette tous à rouler à l’eau… En sachant
que ce système fait économiser,suivant qu’il soit
plus ou moins bien réglé, entre 20 et 35 % de
carburant et parfois plus. Cela ne correspond pas
du tout aux fonctionnaires des impôts et les chefs
de gouvernement. Si tout le monde ne
fasse, ne serait-ce que 20% d’économie de
carburant, le manque à gagner en TIPP et en TVA
pour le gouvernement serait COLOSSAL !
En prenant l'exemple de la France, les
diverses taxes sur les produits pétroliers, et en
particulier le carburant, ont rapporté à l'état en
2007 :Pour la TIPP ( Taxe intérieure sur les produits
pétroliers ) 25 300 000 000,00 d'euros de recette en
2007... Ce qui correspond à 25 Milliards d'euros !
Aux quels viennent se rajouter 8,6 milliards de TVA
sur les mêmes produits pétroliers, soit une somme
de 33.9 Milliards d'euros.
Il se pourrait bien aussi que les lobbies pétroliers exercent
toutes les pressions possibles pour ralentir l’arrivée du ”moteur à eau “. Le moteur à eau est en train de faire tache d’huile sur la planète. Pourtant, les pétroliers sont moins virulents, ils se contentent officiellement d'ignorer la chose, dont ils savent pertinemment qu'elle grossit de jours en jours, et ne tardera pas à devenir incontournable.
Le jour ou les constructeurs automobile proposeront des véhicules équipés en série du kit générateur d’hydrogène, ou autrement dit “moteur à eau“, il n'y aura plus de place pour les petits fabricants indépendants, qui constituent les seuls distributeurs de cette technologie pour l’instant. Certains disent que les constructeurs français avaient déjà tous déposé des brevets sur des systèmes utilisant le HHO..... Mais ils ne les développent pas pour le moment, parce qu'ils ne veulent pas « déstructurer le marché ».... (Peut etre parce que l'industrie pétrolière exerce une pression sur eux)
Et d'un point de vue positif
Le Directorat-Général "Énergie et Transport " de la Commission finance; entre autres sujets, la recherche sur les énergies renouvelables et y consacre 111 M€ de son budget 2009, 83 M€ directement et 28 M€ à travers le groupement FCH-JTI (Fuell Cell and Hydrogen-Joint Technology Initiative- Initiative technologique "Pile à combustible et hydrogène").
Alors que le plus gros, l'énorme problème pour l'hydrogène est celui de sa fabrication: seuls 2,9 M€ y sont consacrés contre 9 M€ aux problèmes de son transport et de sa distribution (de vrais défis mais secondaires tant qu'on ne sait pas produire efficacement).
Sur les 6 ans du programme, la Commission a prévu de dépenser au total 470M€ à travers le JTI et donc investis sur la filière hydrogène sur un total de 2.350 M€ sur le thème énergie.
Qui fait partie de ce JU (Joint Understanding) qui pilote le FCH-JTI? Les constructeurs automobiles allemands, l'énergie (Shell, Total, BP, GdF, E-ON, Norsk Hydro), l'aéronautique (Rolls-Royce, Snecma, MTU, EADS), le maritime (Wärtsilä), nombre de PMEs et, bien sûr, Air Liquide.
Les divers types de générateurs HHO:
Il y a actuellement 4 grand types de générateurs utilisables pour les moteurs à essence, diesel, bioéthanol, ou même HVP ( huile végétal pure ). Ces générateurs devraient tous utiliser des électrodes en acier (norme américaine 316L), sous forme de :
Fils, Grilles, Plaques, Tubes :
Fils :
C’est ce qu’on appelle souvent le Mason Jar. Ce sont des fils électriques entortillés entre eux et en forme de spiral à l’intérieur d’un bocal rempli d’électrolyte et d’eau. Un des électrolytes va vers le +, l’autre vers le -.
Ce sont les moins cher sur le marché (donc très populaires). On peut même les reproduire chez soi. Malheureusement, ce sont aussi les moins efficaces et produisent donc peu le gaz.
Grilles :
L’électrolyseur est simplement constitué de grilles. La moitié va au + et l’autre moitié au -. Au niveau visuel, c’est impressionnant car on voit beaucoup de bulles mais niveau pratique, la quantité produite est très basse.
Tube :
Ce sont de nos jours plus « à la mode » grace à Stanley Meyer. Ce sont donc aussi les plus prometteurs. Les tubes utilisés dans ce type de
générateur sont toujours en acier
inoxydable de haute qualité et sont
généralement organisés de façon
concentrique, un tube à l'intérieur
de l'autre et isolé électriquement les
uns des autres pour éviter les court
circuits.
Ils sont parfois arrangés en un
cercle formé de tubes verticaux, tubes contenant chacun un tube
plus petit à l'intérieur. D'autres concepteurs
préfèrent utiliser une série de tubes
concentriques verticaux, en partant d'un
tube de grand diamètre contenant tous les
autres tubes de diamètre de plus en plus petit.
Plaque :
On l’appelle très souvent Dry Cell (Mais les générateur à plaques ne sont pas tous des Dry Cell). Les plaques connectées à la masse sont plus nombreuses que celles connectées au + résultat la tension est abaissée et moins d'énergie est perdue sous forme de chaleur. La surface métallique utile pour l'électrolyse est aussi bien plus importante. Leur principal avantage est une production de gaz élevée pour un encombrement réduit. Ce sont les plus populaires.
Voici une modélisation de l'éléctrolyse de l'eau ( avec un générateur hho dry celle)