1.2 Données de base physico-chimiques sur l’hydrogène

L’hydrogène est l’atome situé en première place dans le tableau périodique des éléments. C’est le plus simple: un noyau constitué d’un proton et un électron périphérique.
C’est donc l’atome le plus léger avec ses qualités et ses défauts :
– La qualité d’être beaucoup plus léger que l’air et donc de diffuser rapidement, ce qui est un élément très favorable à la sécurité de son utilisation,
– C’est le plus abondant des éléments chimiques sur terre et il constituerait environ 75% de la masse de l’Univers.
– Sa faible densité devient un inconvénient pour son transport dans la mesure où elle impose soit une mise en pression, soit une liquéfaction, les deux pénalisant la dépense énergétique qui accompagne son utilisation.

Les caractéristiques données dans cette fiche sont celles de la molécule dihydrogène, constituée de deux atomes d’hydrogène. Par esprit de simplification, on confond le plus souvent hydrogène et dihydrogène. Il s’agit bien ici des données de base sur le dihydrogène, ou molécule H2.

Quelques caractéristiques générales sur l’hydrogène :
– Il est le seul combustible non carboné, donc non producteur de CO2 au cours de sa combustion,
– Il est très abondant sur terre, sous forme atomique (eau, hydrocarbures, …) et rare à l’état naturel sous forme moléculaire,
– Il est inodore, ce qui est un facteur de risque,
– Sa flamme est incolore, ce qui présente un inconvénient (invisible donc non détectable visuellement) et un avantage (la chaleur ne rayonne pas, donc a moins de risque d’enflammer d’autres objets ou surface à proximité),
– Il n’est pas toxique.

Plusieurs données numériques sont rassemblées dans le tableau ci-après.
– Le pouvoir calorifique massique de l’hydrogène est le plus élevé de tous les combustibles existants : cela explique l’intérêt que les énergéticiens lui trouvent.
– La gamme de concentration mini et maxi pour permettre son inflammation dans l’air est beaucoup plus large que pour le gaz naturel, mais en contrepartie les conditions pour que ces concentrations soient atteintes sont beaucoup plus difficiles à obtenir, du fait de la forte diffusion de l’hydrogène, beaucoup plus léger que l’air contrairement au gaz naturel. De la même façon et pour les mêmes raisons, la gamme de concentration pour la détonation est plus large qu’avec le gaz naturel, mais les conditions de détonation sont plus difficiles à obtenir. Cela ne signifie pas que l’hydrogène ne comporte pas de risque mais simplement que la probabilité d’explosion (et de détonation) sont plus faibles qu’avec le gaz naturel en milieu ouvert, c’est-à-dire non confiné. La gestion du risque hydrogène doit donc essentiellement se concentrer sur la nécessité de rester en milieu ouvert dans toutes les configurations possibles, y compris accidentelles.