Hydrogène
- H2
- Numéro CAS 1333-74-0
- UN1049 (gaz)
- UN1966 (refrigerated liquid)
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Volumes Gaz / Liquide
Calculer le volume ou la masse d'une quantité de gaz ou de liquide
Phase Liquide
Au point d'ébullition à 1,013 bar
Phase Gazeuse
Dans les conditions standard (1,013 bar, 15°C)
Propriétés physiques
Diagramme de phase moléculaire montrant les phases de transition entre le solide, le liquide et le gaz en fonction de la température et de la pression
-
- Masse molaire 2.016 g/mol
- Teneur dans l'air sec /
-
Point critique
- Température -239.96 °C
- Pression 13,13 bar
- Masse volumique 31.43 kg/m³
-
Point triple
- Température -259.19 °C
- Pression 7,7E-2 bar
Pression 1.013 bar
| Chaleur latente de fusion (au point de fusion) | 58,089 kJ/kg |
| Point de fusion | - 259,2 °C |
Pression 1.013 bar
| Point d'ébullition | - 252,78 °C |
| Chaleur latente de vaporisation (au point d'ébullition) | 448,69 kJ/kg |
| Masse volumique du liquide (au point d'ébullition) | 70,516 kg/m3 |
| Facteur de compressibilité Z | 1,0006 |
| Rapport γ=Cp/Cv | 1,4098 |
| Masse volumique (au point d'ébullition) | 1,438 kg/m3 |
| Masse volumique | 8,99E-2 kg/m3 |
| Equivalent gaz/(liquide au point d'ébullition) | 785,24 vol/vol |
| Chaleur spécifique à pression constante Cp | 14,1976 kJ/(kg.K) |
| Chaleur spécifique à volume constant Cv | 10,0704 kJ/(kg.K) |
| Densité | 0,07 |
| Volume spécifique | 11,128 m3/kg |
| Conductivité thermique | 172,58 mW/(m.K) |
| Viscosité | 8,3969E-5 Po |
| Facteur de compressibilité Z | 1,0006 |
| Rapport γ=Cp/Cv | 1,4069 |
| Masse volumique | 8,52E-2 kg/m3 |
| Equivalent gaz/(liquide au point d'ébullition) | 831,17 vol/vol |
| Chaleur spécifique à pression constante Cp | 14,2676 kJ/(kg.K) |
| Chaleur spécifique à volume constant Cv | 10,1409 kJ/(kg.K) |
| Solubilité dans l'eau | 1,51E-5 mol/mol |
| Densité | 0,07 |
| Volume spécifique | 11,739 m3/kg |
| Conductivité thermique | 180,05 mW/(m.K) |
| Viscosité | 8,7098E-5 Po |
| Facteur de compressibilité Z | 1,0006 |
| Rapport γ=Cp/Cv | 1,4054 |
| Masse volumique | 8,23E-2 kg/m3 |
| Equivalent gaz/(liquide au point d'ébullition) | 857,09 vol/vol |
| Chaleur spécifique à pression constante Cp | 14,3063 kJ/(kg.K) |
| Chaleur spécifique à volume constant Cv | 10,1796 kJ/(kg.K) |
| Solubilité dans l'eau | 1,411E-5 mol/mol |
| Densité | 0,07 |
| Volume spécifique | 11,983 m3/kg |
| Conductivité thermique | 184,88 mW/(m.K) |
| Viscosité | 8,9154E-5 Po |
Candidatures
Des exemples d'utilisations de la molécule dans l'industrie et la santé
Aéronautique
L'utilisation de l'hydrogène pour produire à bord de l'avion l'électricité nécessaire aux fonctionnements de ses équipements (hors propulsion) est actuellement à l'étude. Des avions ont été équipés et des tests sont en cours.
Automobile
L'hydrogène est un vecteur essentil pour décarboniser le secteur de la mobilité, ou il est principalement utilisé dans des piles a combustibles qui le transforment en éléctricité activant un moteur éléctrique. L'hydrogène est stocké dans les stations et à bord des véhicules dans les réservoirs avancés, sous forme liquide ou gaseuse à haute pression. Aujourd'hui l'hydrogène est utilisé pour les flottes captives (chariots élévateurs, bus, traffic au niveau des aéroports) et pour les voitures individuelles, et des applications pour des trains, camions, bateaux, voire pour l'aviation sont en développement. L'hydrogène est également nécessaire pour le traitement thermique des métaux utilisés dans la fabrication automobile, et il est un des composants des gaz utilisés pour le soudage plasma ou le soudage à l'arc des aciers inoxydables.
Chimie
L'hydrogène est un élément essentiel pour la synthèse de produits tels que le dimethyle ether (DME) ou le propylène, qui sont à la base de nombreux plastiques et produits chimiques. L'hydrogène est également utilisé pour la production d'ammonique et d'autres amines (ex: aniline) ainsi que d'alcanes (par hydrogénation d'alcènes). Mélangé au monoxide de carbone dans ce qu'on appelle le gaz de synthèse, l'hyrogène est utilisé pour produire du methanol et des combustibles synthétiques.
Composants électroniques
L'hydrogène est utilise pour le procédé d'épitaxie du silicium. Il est également utilisé par les outils EUV (Extrem Ultraviolet) afin de minimiser le dépôt d'étain (Sn), et comme réactif dans le procédé de dépôt de couches atomiques assisté ou non par plasma (PE) ALD.
Alimentaire
L'hydrogène est utilisé pour hydrogéner les amines et acides gras et produire des graisses alimentaires solides telles que les margarines.
Verre
Mélangé à l'azote, l'hydrogène crée une atmosphère réductrice au-dessus du bain d'étain empêchant l'oxygène de réagir avec celui-ci, lors de la production de verre. L'hydrogène est utilisé dans le traitement thermique (flamme oxy-hydrogène) du verre creux et des préformes en fibre optique.
Laboratoires et Centre de Recherche
L'hydrogène est utilisé pour l'analyse dans les laboratoires de recherche et en contrôle qualité pour l'industrie et la santé. L'hydrogène est un gaz vecteur utilisé en chromatographie et dans divers procédés analytiques (détecteur de flamme d'ionisation).
Fonderie métallique
L'emploi d'hydrogène avec des gaz inertes protecteurs (H2 dilué dans de l'azote) permet d'éliminer toute présence d'oxygène, néfaste pour les procédés à moyenne et haute températures. L'hydrogène, mélangé avec de l'azote est utilisé dans différents procédés de traitement thermique. Le traitement thermique consiste en une série d'opérations visant à améliorer les propriétés mécaniques et métallurgiques des métaux (bobines, tubes ou tôles), grâce à la modification de leur structure ou de leur composition chimique. L'hydrogène est aussi utilisé dans des mélanges de gaz pour la soudure à l'arc et plasma d'acier inoxydable.
Pétrole & Gaz
La désulfuration est un procédé qui consiste à réduire la teneur en soufre des carburants à l'aide d'hydrogène gazeux, afin de diminuer les émissions d'oxyde de soufre responsables des pluies acides. L'hydrogène est également utilisé pour convertir les fuels lourds en produits plus légers qui sont ensuite raffinés (procédé d'hydrocraquage), pour convertir des paraffines normales en iso-paraffines et améliorer les propritétés du produit (hydroisomerisation) et pour éliminer les composés aromatiques d'un mélange, en particuler lors du procédé de raffinage de l'huile (désaromatisation).
Autre
Les piles à combustible à hydrogène peuvent être utilisées comme vecteur d'énergie propre et autonome pour des sites isolés, comme les stations de télécommunication et des habitations.
Photonique
L'hydrogène est utilisé dans la fabrication de fibre optique en tant que gaz de haute pureté.
Spatial
Sous forme liquide, l'hydrogène est utilisé pour la propulsion des fusées et lanceurs. Combiné à un oxydant, en général l'oxygène liquide, l'hydrogène est le fluide propulseur le plus efficace à ce jour.
Sécurité & Compatibilité
GHS02
Inflammable
GHS04
Gaz sous pression
Point d'auto-inflammation, limites d'inflammabilité et point éclair
Europe (selon EN1839 pour les limites et EN14522 pour la température d'auto-inflammation )
| Température d'auto-inflammation (Chemsafe) | 560 °C |
| Limite inférieure d’inflammabilité (IEC 80079-20-1) | 4 vol% |
| Limite supérieure d'inflammabilité (IEC 80079-20-1) | 77 vol% |
US (selon ASTM E681 pour les limites et ASTM E659 pour la température d'auto-inflammation)
| Temperature d'auto-inflammation (NFPA 325) | 500 °C |
| Limite inférieure d’inflammabilité (NFPA 325) | 4 vol% |
| Limite supérieure d'inflammabilité (NFPA 325) | 75 vol% |
Odeur
aucune
Métaux
| Aluminium | Satisfaisant |
| Laiton | Satisfaisant |
| Alliage de Nickel | Pas de données |
| Cuivre | Pas de données |
| Aciers ferritiques | Satisfaisant |
| Aciers inoxydables |
Risque de fragilisation par l'hydrogène
Acceptable
|
| Zinc | Pas de données |
| Titane | Pas de données |
Plastiques
| Polytétrafluoroéthylène |
Fort taux de perméation
Acceptable
|
| Polychlorotrifluoroéthylène | Satisfaisant |
| Polyfluorure de vinylidène | Satisfaisant |
| Polychlorure de vinyle | Satisfaisant |
| Ethylène tétrafluoroéthylène | Pas de données |
| Polycarbonate | Pas de données |
| Polyamide | Satisfaisant |
| Polypropylène |
Fort taux de perméation
Acceptable
|
Elastomères
| Caoutchouc (isobutène- isoprène) butyl | Satisfaisant |
| Caoutchouc nitrile butadiène | Satisfaisant |
| Chloroprène | Satisfaisant |
| Chlorofluorocarbones | Pas de données |
| Silicone |
Fort taux de perméation
Acceptable
|
| Perfluoroélastomères | Satisfaisant |
| Fluoroélastomères | Satisfaisant |
| Néoprène | Pas de données |
| Polyuréthane | Satisfaisant |
| Ethylène-Propylène | Satisfaisant |
Lubrifiants
| Huile de lubrification à base d'hydrocarbures | Satisfaisant |
| Huile de lubrification à base de fluorocarbures | Satisfaisant |
Compatibilité avec les matériaux
En savoir plus
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L'hydrogène a été découvert en 1766 par Henry Cavendish. Il doit son nom à Antoine Laurent de Lavoisier, du grec « hydro », « eau » et « genen », « engendrer ». L'hydrogène se trouve à l'état naturel dans l'atmosphère à l'état de traces. Dans les années 1970, des flux d'hydrogène ont été détectés le long des dorsales océaniques mais l'exploitation paraît peu rentable compte-tenu des contextes géologiques difficiles. Plus récemment, des émanations d'hydrogène provenant du sous-sol ont été observées. L'origine de cette hydrogène géologique est à approfondir. Pour satisfaire la demande des industries chimiques et pétrochimiques, il est actuellement produit à partir de gaz naturel ou d'hydrocarbures (CnHm) ou à partir de l'eau (H20). L'hydrogène est un gaz incolore, très léger et qui réagit facilement en présence d'autres substances chimiques en tant qu'agent réducteur ou oxydant, d'où ses applications nombreuses dans l'industrie. Très dense en énergie (120 MJ/kg), ne contenant pas de carbone, il est considéré comme un des vecteurs énergétiques du futur. En effet, il est converti en électricité via une pile à combustible en présence de l'oxygène de l'air, conversion qui ne rejette que de l'eau. Rouler dans une voiture électrique ayant plus de 600 km d'autonomie et qui ne pollue pas, tout le monde en rêve !