Mieux que l'hydrogène, la pile à hydrazine

Le 20 décembre 2006, un travail bénévole de S. M..

Vos réactions :

De Pierre Chavant, le 2 octobre 2008 :

Ton article indique bien les problèmes, sauf la toxicité du Nickel ( reconnu cancérigène chez l'homme) et du Cobalt (allergène), mais dans une pile ce serait gérable, car on récupèrerait les piles en fin de vie, pas de rejet chronique de métaux comme il en a dans les pots catalytiques actuels.

C'est un bon plan. Ca remplace l'hydrogène, carburant pour fusée, par l'hydrazine, carburant pour fusée.

Cela dit ne rêvons pas : il faut de l'énergie pour produire l'hydrogène ou l'hydrazine. Tout ça au fond, c'est du stockage d'énergie. Reste à produire l'énergie.

29/09/2008

Quelle sera la voiture de demain ? La pile à combustible, qui produit de l'électricité utilisable ensuite par un moteur électrique, semble prometteuse. Sur ce segment, le constructeur japonais Daihatsu concocte un combustible alternatif à l'hydrogène : l'hydrazine.

C'est avec l'Advanced Industrial Science and Technology (AIST), au Japon, que Daihatsu a développé cette nouvelle pile à combustible. Une pile à l'hydrazine. L'intérêt ? Cette pile n'utilise pas de coûteux catalyseurs contenant du platine. Elle utilise des métaux beaucoup moins nobles : du nickel à l'anode et du cobalt à la cathode, car le milieu est moins acide et ne nécessite pas de métaux très résistants à la corrosion. Des métaux bon marché : 3 euros par véhicule contre 2700 euros pour le platine.

Autre avantage : la pile produit plus de 200 mW/cm2, davantage qu'une pile à hydrogène similaire. Comme le combustible est liquide à température ambiante, il peut être manipulé et stocké plus facilement que l'hydrogène. Enfin, l'hydrazine est un réducteur apprécié parce que ses sous-produits sont généralement l'azote gazeux et l'eau : pas un gramme de CO2 sous le capot.

Toxique. Seul problème jusqu'à présent : la sécurité du système. Poison redoutable au-delà d'une concentration massique de 30% et danger inflammable au-delà de 80%, les dérivés d'hydrazine n'ont rien d'inoffensif. La solution : fixer l'hydrazine chimiquement sous une forme solide et sûre appelé hydrazone dans le réservoir du véhicule. Et libérer uniquement la quantité nécessaire sous forme liquide : il suffit de remplir le réservoir avec de l'eau chaude pour libérer de l'hydrate d'hydrazine.
Le constructeur envisage d'utiliser ce modèle de pile à combustible dans ses futurs petits véhicules low-cost, dans le giron de Toyota.

Ana Lutzky

Les autres vies de l'hydrazine

Conservateur de chaudières. L'hydrazine est utilisé comme antioxydant, désactiveur d'oxygène et inhibiteur de corrosion dans l'eau des chaudières et des circuits de chauffage (dans ce rôle, on lui préfère désormais le N,N-Diethylhydroxylamine, de moindre toxicité).

"Sépareur" de déchets nucléaires. Elle est aussi utilisée pour réduire les sels de métaux et d'oxydes de métaux à l'état métallique dans l'électrolyse du nickel ainsi que dans l'extraction du plutonium à partir de déchets nucléaires.

Propulseur de fusées. L'hydrazine est actuellement utilisée dans les moteurs à faible poussée de positionnement des satellites, il a la particularité de ne pas nécessiter de comburant : c'est un monergol. On se sert de ces propulseurs pour manoeuvrer les engins spatiaux, notamment à usage de moteur auxiliaire de la navette spatiale. C'est la réaction très exothermique de décomposition qui fait fonctionner le propulseur. Elle est obtenue en faisant passer l'hydrazine sur un catalyseur : cette réaction très exothermique (le catalyseur de la chambre peut atteindre 800 °C) se déclenche en quelques millisecondes et permet un dosage très précis. Elle produit de grandes quantités de gaz chaud à partir d'un petit volume d'hydrazine liquide, ce qui en fait un bon propergol pour la propulsion.

http://www.usinenouvelle.com/

Fabrication

Theodor Curtius synthétisa l’hydrazine simple pour la première fois en 1889 par un biais détourné.

L’hydrazine est produite par le procédé d’Olin Raschig à partir de l’hypochlorite de sodium et de l'ammoniaque, une méthode inventée en 1907. Ce procédé repose sur la réaction des chloramines avec l'ammoniaque.

Une variante du procédé d’Olin Raschig est l'oxydation de l’urée par l’hypochlorite de sodium:

(H₂N)₂C=O + NaOCl + 2NaOH → N₂H₄ + H₂O + NaCl + Na₂CO₃

Dans le cycle Atofina-PCUK, l'hydrazine est fabriquée en plusieurs étapes à partir d’acétone, d'ammoniaque et de peroxyde d'hydrogène. L’acétone et l'ammoniaque réagissent d’abord pour donner une imine, réaction suivie d’une oxydation par le peroxyde d'hydrogène en oxaziridine, une molécule comportant trois cycles carbone, de l'oxygène et de l'azote, suivie d’une ammoniolyse qui conduit à l’hydrazone, un processus qui assemble deux atomes d'azote. L’hydrazone réagit avec l'acétone en excédent, et l'azine produite est hydrolysée pour former l'hydrazine, en régénérant l’acétone. Contrairement au procédé de Raschig, cette méthode ne génère pas de sel. PCUK est associé à Ugine Kuhlmann, un fabricant français de produits chimiques.

L’hydrazine peut aussi être produite par une méthode connue sous le nom de procédé ketazine et peroxyde.

En 2001, Marc Strous, microbiologiste à l'Université de Nijmegen aux Pays-Bas, a découvert que l'hydrazine est produite par des levures et une bactérie océanique l’anammox (Brocadia anammoxidans). Ce sont les seuls organismes vivants actuellement connus capables de produire naturellement de l’hydrazine.