N° 99 - Juillet 2020 - Matières premières et nouvelles dépendances

Production d’hydrogène décarboné : la troisième voie

Par Laurent FULCHERI
Directeur de recherche, Université PS

L’hydrogène sera très probablement amené à jouer un rôle clé au cours des prochaines décennies. Mal­heureusement, la méthode actuelle de production d’hydrogène à échelle industrielle la plus courante – reformage à l’eau (SMR) – s’accompagne, en moyenne à l’échelle mondiale, de plus de 10 tonnes de CO2eq par tonne d’hydrogène ! L’électrolyse de l’eau est évidemment une option idéale à long terme pour la production d’hydrogène « décarboné » (H2 vert). Malheureusement, la réaction de dissociation de l’eau est extrêmement énergivore. Une troisième voie souvent appelée « H2 bleu », suscite aujourd’hui un intérêt croissant. Cette voie est basée sur la pyrolyse du gaz naturel à haute température pour la coproduction d’hydrogène et de carbone solide. Le principal avantage de cette méthode est qu’elle est thermodyna­miquement beaucoup moins énergivore que la dissociation de l’eau. Des recherches sur la pyrolyse du méthane par plasma thermique sont menées à MINES-ParisTech depuis plus de vingt-cinq ans. La tech­nologie est maintenant mature et une première usine commerciale destinée à la coproduction d’hydrogène et de noir de carbone est aujourd’hui en construction aux États-Unis par Monolith Materials, Inc.

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N° 99 - July 2020 - Raw materials and new forms of dependency

A carbon-free production of hydrogen: The third method

Laurent Fulcheri,
research director, Université PSL, MINES ParisTech, PERSEE (Centre Procédés, Énergies Renouvelables et Systèmes Énergétiques)

Hydrogen will probably play a key role in the next decades. Unfortunately, the most current method for H2 production, often referred as “grey H2”: Steam Methane Reforming (SMR) is responsible, in average at the worldwide scale, for more than 10 tons CO2eq per ton of Hydrogen! Water electrolysis is obviously an ideal long term option for the production of decarbonized H2 (“green H2”). Unfortunately water splitting reaction is extremely energy intensive. A third way which is today coming back on the front of the wave, often called as “Blue H2”, is based on the high temperature Natural Gas pyrolysis for the co-production of Hydrogen and solid carbon. The main advantage of this approach is that is thermodynamically much less energy intensive than water splitting. Research on Methane pyrolysis by thermal plasma have been carried out at MINES-ParisTech for more than 25 years. The technology is now mature and a first commercial plant for the co-production of hydrogen and carbon black is today under construction in the US by MONOLITH Materials, Inc.

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