3.2.1 Production d’hydrogène par électrolyse de l’eau

Une écrasante majorité de l’hydrogène disponible aujourd’hui provient du reformage du gaz naturel. La thermochimie est au stade du laboratoire et l’électrolyse représente à peine de 1 % de la capacité totale de production de cet hydrogène ; ce dernier n’est utilisé que lorsque l’électricité est inutile ou bon marché et/ou lorsqu’une grande pureté de l’hydrogène produit est requise. Aujourd’hui, l’utilisation croissante des ressources renouvelables conduit au développement de l’électrolyse, procédé bien adapté à la valorisation de ces nouvelles énergies.
Outre les puissances des unités de mise en oeuvre d’électrolyses industrielles, qui peuvent atteindre plusieurs mégawatts, on assiste actuellement au développement d’électrolyseurs de toutes puissances, typiquement de 1 kW à plusieurs MW. 

La décomposition de l’eau par électrolyse s’écrit de manière globale : H2O → H2 + ½ O.

Cette décomposition nécessite un apport d’énergie électrique dépendant principalement de l’enthalpie
et de l’entropie de réaction. 

Deux technologies viennent concurrencer l’électrolyse de l’eau, à savoir les structures mono polaires et bipolaires, et les électrolyse alcaline, acide PEM ou SOEC.

Le coût de l’hydrogène, produit par électrolyse, est corrélé au coût de l’électricité et donc au mode de sa production. Dans le cas de l’électricité « verte », cela affectera le coût en capital du système renouvelable. Les données sillonnent  entre 2,5 et 6 EUR/kg selon les auteurs et les hypothèses retenues, avec un consensus assez large autour de 3,5–5 EUR/kg d’hydrogène.