L’hydrogène est l’énergie la plus importante pour le développement durable de l’industrie sidérurgique. Les principaux procédés de production d’hydrogène utilisent des énergies fossiles (charbon, gaz naturel, pétrole), des énergies renouvelables (solaire, éolienne, hydraulique) et l’énergie nucléaire.
La production d’hydrogène par électrolyse de l’eau se fait principalement par électrolyse de solutions aqueuses de potasse caustique ou de soude caustique à l’aide d’un électrolyseur tandem (semblable à un filtre-presse) dont la cathode est en fer et l’anode en nickel. L’oxygène est produit à l’anode et l’hydrogène à la cathode. Cette méthode est plus coûteuse, mais elle permet d’obtenir un produit d’une grande pureté, avec une production directe d’hydrogène à 99,7 % ou plus. Cet hydrogène de pureté est fréquemment utilisé comme agent réducteur, gaz protecteur et pour le traitement thermique des alliages PoMo dans les industries de l’électronique, de l’instrumentation et de la métallurgie des poudres ; comme agent réducteur pour la fabrication du tungstène, du molybdène et du carbure cémenté dans l’industrie de la métallurgie des poudres ; comme matière première pour la fabrication de semi-conducteurs tels que le polysilicium et le germanium ; pour l’hydrogénation des graisses et des huiles ; et comme gaz de refroidissement dans les générateurs à double refroidissement intermédiaire à l’hydrogène.
La production d’hydrogène à partir de gaz à l’eau est obtenue par réaction de l’anthracite ou du coke avec de la vapeur d’eau à haute température (C + H₂O ↙ CO + H₂ – chaleur). Après purification, le mélange est passé à travers un catalyseur avec de la vapeur d’eau pour convertir le CO en CO₂ (CO + H₂O ↙ CO₂ + H₂) et obtenir un gaz contenant plus de 80 % d’hydrogène. Ce gaz est ensuite comprimé dans l’eau pour dissoudre le CO₂, puis passé à travers une solution contenant de l’ammoniaque et de l’acide anthranilique cuivreux (ou de l’ammoniaque et de l’acide acétique cuivreux) afin d’éliminer le CO résiduel et d’obtenir un hydrogène plus pur.
L’hydrogène produit par le craquage thermique du pétrole a un rendement élevé et est couramment utilisé pour l’hydrogénation de l’essence, dans les usines pétrochimiques et d’engrais.
La technologie de production d’hydrogène à partir de gaz de cokerie est plus mature et l’hydrogène est obtenu par adsorption à pression variable (PSA) ou par reformage et craquage catalytiques. Actuellement, le gaz de cokerie est principalement produit par adsorption à pression variable (PSA), une technologie relativement peu coûteuse.
Le principe de la production d’hydrogène nucléaire consiste à utiliser l’énergie électrique et thermique produite par les centrales nucléaires pour produire de l’hydrogène.
L’hydrogène issu du charbon est moins coûteux que les autres technologies de production d’hydrogène.
La densité de l’hydrogène n’est que de 0,0899 kg/m³, soit un dix millième de celle de l’eau ; le développement de technologies de stockage de l’hydrogène à haute densité est donc un élément clé pour influencer l’application de l’énergie hydrogène.
