Voir la source de Dihydrogène

{{3autres|la [[allotropie|forme allotropique]] la plus courante du [[corps simple]] hydrogène| une autre forme| Trihydrogène| l'[[élément chimique]]| Hydrogène| la théorie quantique de l'atome d'hydrogène| Atome d'hydrogène}}
{{Infobox Chimie
 | nom                      = Dihydrogène
 | image                    = Dihydrogen-2D-dimensions.png
 | image2                   = 
 | taille image             = 200
 | légende                  = 
<!-- Général -->
 | DCI                      = 
 | nomIUPAC                 = dihydrogène
 | synonymes                = hydrogène
 | CAS                      = {{CAS|1|3|3|3|7|4|0}}
 | EINECS                   = {{EINECS|2|1|5|6|0|5|7}}
 | RTECS                    = 
 | ATC                      = {{ATC|}}
 | DrugBank                 = 
 | PubChem                  = 783
 | chEBI                    = 
 | NrE                      = {{NrE|E949}}
 | FEMA                     = {{FEMA|}}
 | SMILES                   = [HH]
 | InChI                    = 1/H2/h1H
 | InChIKey                 = 
 | StdInChI                 = 
 | StdInChIKey              = 
 | apparence                = sans odeur, incolore, gaz comprimé<ref name="ICSC">{{ICSC|1333-74-0}}.</ref>
<!-- Propriétés chimiques -->
 | formule                  = | H = 2
 | masseMol                 = 
 | pKa                      = 
 | momentDipolaire          = 
 | susceptibiliteMagnetique = 
 | diametreMoleculaire      = 
 | indiceIode               = 
 | indiceAcide              = 
 | indiceSaponification     = 
<!-- Propriétés physiques -->
 | TTransitionVitreuse      = 
 | fusion                   = {{tmp|-259.1|°C}}<ref name="HandbookChemPhys90"/>
 | ebullition               = {{tmp|-252.76|°C}}<ref name="HandbookChemPhys90"/>
 | solubilite               = {{unité|21,4 ml}} dans {{unité|1 l}} d'eau <br/>(soit {{unité|1,92 mg/l}}) ({{tmp|0|°C}})<ref name="lelementarium"> {{Lien web | auteur1 = Jean-Louis Vignes | directeur1 = oui | responsabilité1 = Membre de la Société chimique de France | et al. = oui | titre = Dihydrogène | sous-titre = Données Physico-Chimiques | description = Site de promotion et de pédagogie relatif aux [[Élément chimique|éléments chimiques]] (du [[Tableau périodique des éléments|tableau périodique]] de [[Dmitri Mendeleïev]]) | url = https://www.lelementarium.fr/product/dihydrogene/ | site = lelementarium.fr | lieu= [[Paris]] et [[Puteaux]] | éditeur = [[Société chimique de France]] et France Chimie | consulté le = 3 novembre 2019}}.</ref>{{,}}<ref>{{Lien web | auteur1 = Pierre Ravarini | responsabilité1 = ingénieur chimiste et hydrologue | titre = Gaz-Hydrogène | description = site d'informations scientifiques, techniques et écologiques sur l'eau | url = http://pravarini.free.fr/gaz-Hydrogene.htm | lieu = [[Côte de Nacre]] ([[Calvados (département)|Calvados]]) | année = 2019 | consulté le = 3 novembre 2019}}.</ref> <br/> {{unité|8,5 ml}} dans {{unité|1 l}} d'eau <br/>(soit {{unité|0,76 mg/l}}) ({{tmp|80|°C}})<ref name="lelementarium"/>
 | parametreSolubilite      = {{Unité|6,9|MPa|1/2}} ({{tmp|25|°C}})<ref>{{Ouvrage | langue=en | auteur1=James E. Mark | titre=Physical Properties of Polymer Handbook | éditeur=Springer | année=2007 | numéro d'édition=2 | pages totales=1076 | passage=294 | isbn=978-0-387-69002-5 | isbn2=0-387-69002-6 | lire en ligne=https://books.google.fr/books?id=fZl7q7UgEXkC&pg=PA289&dq=hildebrand+parameters+of+representative+polymers | consulté le=1 mars 2013}}.</ref>
 | miscibilite              = 
 | masseVolumique           = {{unité|0,08988 g/l}} (gaz, [[Conditions normales de température et de pression|CNTP]]),<br />
{{unité|0,0708 kg/l}} (liquide, {{tmp|-253|°C}}),<br />
{{unité|0,0706 kg/l}} (solide, {{tmp|-262|°C}})<ref name="HandbookChemPhys90">{{HBChemPhys|90|}}.</ref>
{{Infobox Chimie/Masse volumique|masseMol=2.016|A=5.414|B=0.34893|C=33.19|D=0.2706|Tmin=13.95|ρ(Tmin)=38.487|Tmax=33.19|ρ(Tmax)=15.516|arrondi=5|graphique=Masse volumique dihydrogène.svg|tailleGraphique=500px|ref=<ref name="Perry’s"/>}}
 | TAutoInflammation        = {{tmp|500|571|°C}}<ref name="ICSC"/>
 | pointEclair              = gaz inflammable<ref name="ICSC"/>
 | limitesExplosivite       = {{unité/2|4|–=76|%vol}}<ref name="ICSC"/>
 | pressionVapeur           = {{Infobox Chimie/Pression vapeur|A=12.69|B=-94.896|C=1.1125|D=3.2915E-4|E=2|Tunite=K|Punite=Pa|Tmin=13.95|Pmin=7.2116E3|Tmax=33.19|Pmax=1.3154E6|arrondi=2|graphique=Pvs dihydrogène.svg|tailleGraphique=500px|ref=<ref name="Perry’s">{{Ouvrage | langue=en | prénom1=Robert H. | nom1=Perry | prénom2=Donald W. | nom2=Green | titre=Perry's Chemical Engineers' Handbook | éditeur=McGraw-Hill | lieu=États-Unis | année=1997 | numéro d'édition=7 | pages totales=2400 | passage=2-50 | isbn=0-07-049841-5 | consulté le=23 juin 2010}}.</ref>}}
 | viscosite                = 
 | pointCritique            = {{Unité|13,0|bar}}, {{tmp|33.2|K}}<ref>{{Lien web|url= http://www.flexwareinc.com/gasprop.htm |titre= Properties of Various Gases |site= flexwareinc.com |consulté le= 12 avril 2010|brisé le = 2023-10-30}}.</ref>
 | pointTriple              = {{tmp|-259.3467|°C}}<ref>''Procès-verbaux du Comité international des poids et mesures'', {{78e|session}}, 1989, [http://www.bipm.org/utils/common/pdf/its-90/EIT-90.pdf {{p.|T1-T21}}] (et {{p.|T23-T42}}, version anglaise).</ref> ;<br />
{{unité|7,205|kPa}} abs
 | conductivitéThermique    = {{unité|0,1805|W||m|-1|K|-1}} à {{tmp|290|K}}{{refsou}}
 | conductivitéÉlectrique   = 
 | vitesseSon               = {{Unité|1310|m||s|-1}} ({{tmp|27|°C}}, {{Unité|1|atm}})<ref name="HBCP91">{{HBChemPhys|91|14-40}}.</ref>
<!-- Thermochimie -->
 | emsGaz                   = {{Unité|130,68|J||K|-1|mol|-1}}{{refsou}}
 | emsLiquide               = 
 | emsSolide                = 
 | esfGaz                   = 
 | esfLiquide               = 
 | esfSolide                = 
 | enthFus                  = {{unité|0,05868}}{{refsou}}
 | enthVap                  = {{Unité|0,90|kJ||mol|-1}} ({{Unité|1|atm}}, {{tmp|-252.76|°C}})<ref name="HandbookChemPhys90"/>
 | capaciteTherm            = {{unité|14266|J||kg|-1|K|-1}} à {{unité|293 K}}{{refsou}}
 | PCS                      = {{Unité|285,8|kJ/mol}} ({{tmp|25|°C}}, gaz)<ref>{{HBChemPhys|83|5-89}}.</ref>
 | PCI                      = {{Unité|242,7 kJ/mol}} ({{Unité|10,82 kJ/l}} à [[conditions normales de température et de pression|pression atmosphérique]])<ref>Magalie Roy-Auberger, Pierre Marion et Nicolas Boudet, ''Gazéification du charbon'', [[Éditions techniques de l'ingénieur]], réf. [http://www.techniques-ingenieur.fr/book/j5200/gazeification-du-charbon.html J5200], 10 décembre 2009, {{p.}}4.</ref>
<!-- Propriétés biochimiques -->
 | codons                   = 
 | pHisoelectrique          = 
 | acideAmineEss            = 
<!-- Propriétés électroniques -->
 | bandeInterdite           = 
 | mobiliteElectronique     = 
 | mobiliteTrous            = 
 | 1reEnergieIonisation     = 
 | constanteDielectrique    = 
<!-- Cristallographie -->
 | systemeCristallin        = 
 | reseauBravais            = 
 | Pearson                  = 
 | classe                   = 
 | Schoenflies              = 
 | Strukturbericht          = 
 | structureType            = 
 | parametresMaille         = 
 | volume                   = 
 | macle                    = 
<!-- Propriétés optiques -->
 | refraction               = 
 | birefringence            = 
 | dispersion               = 
 | polychroisme             = 
 | fluorescence             = 
 | absorption               = 
 | transparence             = 
 | pvrRotatoire             = 
 | cteVerdet                = 
<!-- Précautions -->
 | radioactif               = 
 | 67548EEC                 = 
 | 67548EECref              = <ref name="ESIS">{{ESIS|215-605-7|hydrogene}}, consulté le 15 février 2009</ref>
 | symboles                 = F+
 | numeroIndex              = {{indexCE|001-001-00-9}}
 | classificationCE         = F+; R12
 | r                        = R12
 | s                        = S2, S9, S16, S33
 | transportRef             = 
 | transport                = {{ADR|Kemler=23|ONU=1049|Classe=2.1|CodeClassification=1F|Etiquette=2.1|Etiquette2=|Etiquette3=|Emballage=}}<br />
{{ADR|Kemler=223|ONU=1966|Classe=2.1|CodeClassification=3F|Etiquette=2.1|Etiquette2=|Etiquette3=|Emballage=}}
 | NFPA704ref               = 
 | NFPA704                  = gaz : {{NFPA 704| Health= 0| Flammability= 4| Reactivity= 0| Other= }}<br />
réfrigéré liquide<ref name="lien">{{Lien web|url=http://www.hazmat.msu.edu:591/nfpa/|titre=Office of Radiation, Chemical & Biological Safety (ORCBS)|consulté le=16 avril 2009}}.</ref> : {{NFPA 704| Health= 3| Flammability= 4| Reactivity= 0| Other= }}
 | SIMDUTref                = <ref>{{Reptox|CAS=1333-74-0|Date=23 avril 2009}}.</ref>
 | SIMDUT                   = {{SIMDUT/2| A = Gaz comprimé<br />température critique = {{tmp|-239.9|°C}}| B1 = Gaz inflammable<br />limite inférieure d'inflammabilité = 4,0 %<br /><br />Divulgation à 1,0 % selon les critères de classification}}
 | SGHref                   = <ref name="SGH">[http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2008:353:0001:1355:FR:PDF Règlement CE {{N°}}1272/2008] {{pdf}}, 16 décembre 2008, sur [[EUR-Lex]], {{p.|923}} : Annexe VI, tableau 3.1, numéro index {{IndexCE|001-001-00-9}}.</ref>
 | SGH                      = {{SGH|SGH02|SGH04|Dgr|H220}}
 | CIRC                     = 
 | inhalation               = suffocation
 | peau                     = 
 | yeux                     = 
 | ingestion                = 
<!-- Écotoxicologie -->
 | DL50                     = 
 | CL50                     = 
 | LogP                     = 
 | DJA                      = 
 | odorat                   = 
<!-- Données pharmacocinétiques -->
 | CAM                      = 
 | biodisponibilite         = 
 | liaisonProteique         = 
 | metabolisme              = 
 | demiVieDistrib           = 
 | demiVieElim              = 
 | stockage                 = 
 | excretion                = 
<!-- Considérations thérapeutiques -->
 | classeTherapeutique      = 
 | voieAdministration       = 
 | grossesse                = 
 | conduiteAuto             = 
 | precautions              = 
 | antidote                 = 
<!-- Caractère psychotrope -->
 | categoriePsycho          = 
 | modeConsommation         = 
 | autresNoms               = 
 | risqueDependance         = 
<!-- Composés apparentés -->
 | autres                   = 
 | autrescations            = 
 | autresanions             = 
 | isomères                 = 
<!-- Supplément -->
 | supplement               = 
}}<!-- ----------------------------- Fin de l'infoboite ----------------------------- -->

Le '''dihydrogène''' est la forme [[molécule|moléculaire]] de l'élément [[hydrogène]] qui existe à l'état [[gaz]]eux aux [[conditions normales de température et de pression]]. La molécule comporte deux [[Atome d'hydrogène|atomes d'hydrogène]] ; sa [[Représentation des molécules|formule chimique]] est {{H2}}. Le dihydrogène est également appelé « hydrogène moléculaire » ou, à l'état gazeux, « gaz (d')hydrogène ». Dans le langage courant, lorsqu'il n'y a pas d'ambiguïté avec l'élément chimique du même nom, il est très fréquemment désigné simplement par « hydrogène », et l'on parle parfois simplement de « molécule d'hydrogène » pour la molécule de dihydrogène.

Il fut employé dans les [[Ballon dirigeable|ballons dirigeables]] de type [[zeppelin]], utilisant les propriétés de la [[poussée d'Archimède]], avant d'être remplacé par l'[[hélium]], moins dangereux car non combustible. En 2021, la consommation mondiale d’hydrogène atteint {{nobr|94 millions}} de tonnes. La majeure partie de la [[Production d'hydrogène|production de dihydrogène]] est consommée sur place, dans l’industrie chimique et pétrochimique principalement : synthèse de l'ammoniac (50 %), [[Raffinage du pétrole|raffinage]] et [[désulfuration]] des hydrocarbures (37 %), synthèse du [[méthanol]] (12 %). Elle est réalisée à 99,9 % à partir d'[[hydrocarbure]]s ([[méthane]], [[pétrole]], [[charbon]]) et pour 0,04 % par [[électrolyse de l'eau]]. Cette production s'accompagne en 2021 de l'émission de {{nobr|900 millions}} de tonnes de {{CO2}}, soit environ 2 % des [[Émission de dioxyde de carbone|émissions mondiales]].

C'est un gaz léger que la gravité terrestre ne peut retenir. Il brûle dans l'air en produisant de l'[[eau]], d'où son nom composé par le préfixe « hydro », du [[grec ancien|grec]] {{Grec ancien|ὕδωρ}} (hudôr) signifiant « eau », et par le suffixe « gène », du grec {{Grec ancien|γεννάω|gennáô}}, « engendrer ». Il a notamment été utilisé pour la [[conservation de la viande]]. Le dihydrogène possède une [[Point d'ébullition|température de vaporisation]] de {{unité|20,27 [[kelvin|K]]}} et une [[Point de fusion|température de fusion]] de {{unité|14,02 K}}. Sous de très fortes [[pression]]s, comme celles qui existent au centre des [[géante gazeuse|géantes gazeuses]], ces molécules se dissocient et l'hydrogène devient un [[métal]] liquide. Dans l'espace, les nuages de {{H2}} sont à la base du processus de [[naissance des étoiles|formation des étoiles]].

== Historique ==
Le premier scientifique connu à avoir décrit la [[Production d'hydrogène|production de dihydrogène]] est le Suisse [[Paracelse]] (1493-1541). Il fait cette découverte en versant de l'[[acide sulfurique]] sur de la poudre de [[fer]], mais ne comprend pas la nature exacte du gaz dégagé au cours de l'[[Méthode expérimentale|expérience]].

Le chimiste anglais [[Henry Cavendish]] (1731-1810), recommençant les expériences de Paracelse avec plusieurs [[Métal|métaux]] différents, découvre que le gaz ainsi produit est différent de l'air, est [[Inflammabilité|inflammable]] et a une faible densité. Il appelle ce gaz « air inflammable » ({{en anglais|inflammable air}}) et s'aperçoit que sa [[combustion]] produit de l'[[eau]]. Le [[dioxygène]] étant lui nommé « air vital ».

Le chimiste français [[Antoine Lavoisier]], ayant confirmé les expériences de Cavendish, propose le mot ''hydrogène'' pour remplacer l'expression « air inflammable ». Ce mot est formé avec le préfixe ''hydro'' (du grec {{grec ancien|ὕδωρ|hudôr}}, « eau ») et du suffixe ''gène'' (du grec {{Grec ancien|γεννάω|gennáô}}, « engendrer »). Le mot « hydrogène » signifie donc ''qui engendre l'eau''.

Par la suite, dans le domaine scientifique, le mot « hydrogène » sera utilisé pour nommer l'[[élément chimique]] [[Hydrogène|H]] et le mot « dihydrogène » sera utilisé pour la [[molécule]] {{H2}}.

== Propriétés chimiques ==
=== Test de reconnaissance ===
Afin de tester la présence de dihydrogène, on approche une bûchette enflammée d'un [[tube à essai]] contenant du dihydrogène. La réaction chimique de combustion du dihydrogène avec le dioxygène de l'air, amorcée par la source de chaleur, produit un bruit caractéristique appelé « jappement » ou « aboiement ».

=== Combustion ===
La [[combustion]] du dihydrogène dans le [[dioxygène]], qui produit de l'[[Molécule d'eau|eau]], est :

2 {{H2}} (g) + {{O2}} (g) → 2 {{H2O}} (l)

Elle est particulièrement violente (voir test de reconnaissance) et très [[Réaction exothermique|exothermique]] : son [[pouvoir calorifique]] est de {{nb|141,86 MJ/kg}} [ou {{unité|141,79 MJ/kg}}] (à {{tmp|25|°C}} [ou {{tmp|15|°C}}] sous {{unité|1 atm}}), soit une [[Pouvoir calorifique|enthalpie de combustion standard]], à {{tmp|25|°C}}, de {{unité|-285,84 kJ/mol}}, à {{tmp|100|°C}}, de {{unité|-283,45 kJ/mol}} ({{H2}} gazeux, {{O2}} gazeux, mais {{H2O}} ''liquide'', comme [[pouvoir calorifique supérieur]] ou PCS), mais de {{unité|120,1 MJ/kg}} [ou {{unité|119,93 MJ/kg}}], soit une enthalpie de combustion, à {{tmp|100|°C}}, de {{unité|-242,8 kJ/mol}} ({{H2}} gazeux, {{O2}} gazeux, {{H2O}} ''vapeur'', comme [[pouvoir calorifique inférieur]] ou PCI, en comptant {{unité|40,660 kJ/mol}} pour la vaporisation de l'eau à {{tmp|100|°C}}), contre, par exemple, seulement {{unité|49,51 MJ/kg}} pour le [[butane]]. Cette propriété en fait un [[carburant]] de choix pour les [[Navette spatiale|engins spatiaux]] mais rend son stockage dangereux.

La même [[Réaction d'oxydoréduction|oxydation]] plus lente est utilisée pour produire du [[courant électrique]] dans les [[Pile à combustible|piles à combustible]].

=== Formes ortho et para ===
{{Article détaillé|Isomérie de spin du dihydrogène}}
Le dihydrogène gazeux est un mélange de deux types de molécules isomériques qui diffèrent l'une de l'autre par le [[spin]] de leurs [[noyau atomique|noyaux atomiques]]. Ces deux formes sont appelées ''ortho-'' et ''para-hydrogène'', et la forme ortho (spins parallèles, état triplet) correspond à un état excité qui n'existe pas à l'état pur. Dans les [[conditions normales de température et de pression]], par excitation thermique, l'hydrogène est composé à 75 % de la forme ortho et à 25 % de la forme para. À {{unité|77 [[kelvin|K]]}} le mélange à l'équilibre (atteint spontanément en plusieurs jours, mais en quelques heures avec des catalyseurs) est à 50 %. À très basse température, la forme ortho se transforme entièrement en l'état para (spins antiparallèles, état singulet) avec le temps. Les deux formes ont des niveaux énergétiques légèrement différents et donc des propriétés [[chimie physique|physico-chimiques]] légèrement différentes. Par exemple, le point de fusion et le point d'ébullition du para-hydrogène sont environ {{unité|0,1 K}} plus bas que ceux de l'ortho-{{référence nécessaire}}.

== Sources ==
Le dihydrogène est un [[gaz]] très léger. Comme la gravité terrestre ne peut le retenir, il s'échappe naturellement de l'[[atmosphère terrestre]]. Par conséquent, il n'est présent que sous forme de [[Trace (chimie)|traces]] ({{unité|0,5 [[partie par million|ppmv]]}}) dans l'[[air]]. Cette rareté atmosphérique fait que la totalité du dihydrogène utilisé est produit industriellement selon divers procédés, à partir de molécules où des atomes d'hydrogène sont chimiquement liés.

Cependant, il existe quelques contextes géologiques où le dihydrogène jaillit naturellement de la [[Terre]]<ref>{{lien web |url=https://www.lemonde.fr/planete/article/2013/04/11/la-decouverte-de-sources-d-hydrogene-ouvre-la-voie-a-une-nouvelle-energie_3158136_3244.html |périodique=[[Le Monde]] |titre=La découverte de sources d’hydrogène ouvre la voie à une nouvelle énergie}}.</ref>. L'on désigne le dihydrogène émanant de ces zones par le terme ''hydrogène naturel''<ref>{{lien web |url=https://www.sciencesetavenir.fr/nature-environnement/20130424.OBS6811/l-hydrogene-naturel-un-eldorado-energetique.html |périodique=[[Sciences et Avenir]] |titre=L’hydrogène naturel, un eldorado énergétique ?}}.</ref>.

=== Hydrogène artificiel ===
{{article détaillé|Production d'hydrogène}}
La [[production d'hydrogène]] fait appel à de nombreux [[Procédé chimique|procédés]] distincts, l'atome d'[[hydrogène]] formant nombre de molécules ([[eau]], [[hydrocarbure]]s, [[sucre]]s{{etc.}}).

En 2021, l'hydrogène est produit industriellement par divers procédés<ref name=production_2021>{{Lien web |langue=fr |titre=Un « élan croissant » pour la production d'hydrogène bas carbone mais... |url=https://www.connaissancedesenergies.org/un-elan-croissant-pour-la-production-dhydrogene-bas-carbone-mais-220922 |site=Connaissances des énergies |date=2022-09-22 |consulté le=2022-11-23}}.</ref> :
* pour 62 % par [[vaporeformage]] à partir de [[méthane]] (voir [[Reformage du méthane]]) ;
* pour 19 % par [[gazéification]] du [[charbon]] ;
* pour 18 % comme [[sous-produit]] du reformage de [[naphta]] dans les raffineries ;
* pour 0,7 % par [[oxydation partielle]] du pétrole ;
* pour 0,7 % à partir d'énergies fossiles avec CCUS (capture, stockage et utilisation de {{CO2}}) ;
* pour 0,04 % par [[électrolyse de l'eau]].

D'autres procédés sont aussi à l'étude, à partir du craquage ou de l'oxydation partielle, qui a l'avantage d'être [[Réaction exothermique|exothermique]]{{Référence nécessaire|date=mai 2021}}.

==== Méthode historique de production ====
{{Article détaillé|Histoire de la production d'hydrogène}}
Historiquement, au {{s-|XIX}}, le dihydrogène était obtenu par émission de [[vapeur d'eau]] ({{H2O}}) dans un tonneau rempli de limailles et copeaux de fer<ref>[http://www.lavoisier.cnrs.fr/ice/ice_page_detail.php?lang=fr&type=text&bdd=lavosier&table=Lavoisier&bookId=40&typeofbookDes=Memoires&pageOrder=3&facsimile=off&search=no Expériences de lavoisier], sur ''lavoisier.cnrs.fr''.</ref>. La vapeur d’eau oxydait le [[métal]], créant d'un côté l’[[oxyde de fer]], libérant du dihydrogène de l'autre. Ce dernier sortait ensuite du tonneau, où il était filtré dans un autre tonneau rempli d’eau, puis stocké directement dans un [[aérostat]]. Ce dispositif permettait à l’armée de gonfler n’importe où et en quelques heures un [[ballon d'observation]].

==== Vaporeformage d'hydrocarbures ====
[[Fichier:H2 vapoformage.png|vignette|redresse=1.2|Production d'hydrogène par [[vaporeformage]].]]
Le [[vaporeformage]] d'hydrocarbures est le procédé qui, au début du {{s-|XXI}}, est le plus utilisé au niveau industriel. Son principe repose sur la réaction d'hydrocarbures (méthane…) en présence de vapeur d'eau et de chaleur. La réaction globale s'écrit :

:<math>\mathrm C_n\mathrm H_m + 2n\;\mathrm H_2\mathrm O \longrightarrow (\frac{m}{2} +2n )\;\mathrm H_2 + n\; \mathrm{CO}_2</math>.

Le [[rendement énergétique]] est de l'ordre de 40 à 45 % dans certaines installations{{refnec|date=novembre 2019}}. En pratique industrielle, il est nécessaire d'accélérer la réaction au moyen de [[catalyse]]urs ou de brûleurs. Elle a l'inconvénient de produire du [[dioxyde de carbone]], un [[gaz à effet de serre]].

Des technologies catalytiques, ou plus novatrices telles que les reformeurs à plasma, sont actuellement à l'étude.

==== Électrolyse de l'eau ====
L'[[électrolyse de l'eau]] est une technologie qui consiste à faire passer un [[courant continu|courant électrique (continu)]] dans de l'eau (à laquelle on a préalablement ajouté un [[électrolyte]] comme la [[hydroxyde de sodium|soude caustique]]) afin d'obtenir la [[Dissociation (chimie)|dissociation]] des molécules d'eau en dihydrogène et [[dioxygène]].

Réaction à l'[[anode]] :
:2 {{H2O}} (l) → {{O2}} (g) + 4 H{{exp|+}} (aq) + 4 e{{exp|−}}.
Réaction à la [[cathode]] :
:4 {{H2O}} (l) + 4 e{{exp|−}} → 2 {{H2}} (g) + 4 HO{{exp|−}} (aq).
Réaction dans l'eau :
:4 H{{exp|+}} (aq) + 4 HO{{exp|−}} (aq) → 4 {{H2O}} (l).
Réaction globale :
: 2 {{H2O}} (l) → 2 {{H2}} (g) + {{O2}} (g)
où (l), (g) et (aq) signifient respectivement « en phase liquide », « en phase gazeuse » et « en solution aqueuse ».

Cette technologie nécessite de grandes quantités d'électricité. Selon l'[[Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie|Ademe]] en 2020, le rendement de la chaîne hydrogène en ''{{lang|en|Power-to-H2-to-Power}}'' est de 25 %, tandis que celui des batteries électriques est de 70 %<ref name=":1">{{Ouvrage|titre=Rendement de la chaîne hydrogène |url=https://www.ademe.fr/sites/default/files/assets/documents/rendement-chaine-h2_fiche-technique-02-2020.pdf |format=pdf |éditeur=[[Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie|Ademe]] |nature ouvrage=fiche technique |date=janvier 2020 |consulté le=10 janvier 2021}}.</ref>. Elle est donc relativement peu utilisée.

==== Oxydation partielle d'hydrocarbures ====
La réaction d'[[oxydation partielle]] d'[[hydrocarbure]]s est une combustion « riche » dans le sens où l'on vise la production d'un gaz riche en dioxygène {{H2}} et [[monoxyde de carbone]] CO ([[gaz de synthèse]]) ; au lieu des produits « classiques » {{CO2}} et {{H2O}}.

La réaction s'écrit :

:<math>\mathrm C_n\mathrm H_m + \frac{n}{2}\mathrm O_2 \longrightarrow \frac{m}{2} \mathrm H_2 + n \mathrm{CO}</math>.

La plupart du temps, on utilise l'air comme [[comburant]]. On a alors :

:<math>\mathrm C_n\mathrm H_m + \frac{n}{2}\mathrm O_2 + \frac{3,76}{2}n \mathrm N_2 \longrightarrow \frac{m}{2} \mathrm H_2 + n \mathrm{CO} + \frac{3,76}{2}n \mathrm N_2</math>.

La réaction est [[Réaction exothermique|exothermique]], elle émet de la chaleur : par exemple, l'[[Enthalpie de réaction|enthalpie de la réaction]] avec le méthane est de {{unité|-35,7 kJ/mol}}.

Tout comme la réaction de vaporeformage, il est nécessaire de [[catalyse]]r la réaction.

L'intérêt de la réaction d'oxydation partielle réside dans son caractère exothermique (contrairement à la réaction de vaporeformage) qui permet d'aider la catalyse (élévation de température).

L'inconvénient majeur réside dans le fait que les pourcentages de {{H2}} sont inférieurs à ceux obtenus par vaporeformage, à cause de la présence majoritaire de l'azote de l'air. De plus, il y a un risque d'obtenir des [[Oxyde d'azote|NO{{ind|''x''}}]].

==== Action d'un acide sur un métal ====
On produit du dihydrogène par action d'un [[acide]] sur un métal. Exemple :
:<math>\rm 2 H^+ (aq) + Fe (s) \longrightarrow Fe^{2+} (aq) + H_2 (g)</math>.

==== Action de l'hydroxyde de sodium sur l'aluminium ====
On peut également produire du dihydrogène par la réaction d'[[hydroxyde de sodium]] avec de l'[[aluminium]], selon la formule :
:<math>\rm 2 Al (s) + 6 H_2O(l) + 2 OH^{-} (aq) \longrightarrow 2 Al(OH)_4^{-}(aq) + 3 H_2 (g)</math>.

==== Production par photosynthèse (cyanobactéries) ====
Certaines [[Cyanobacteria|cyanobactéries]] peuvent décomposer chimiquement l'eau en oxygène et hydrogène à l'aide de [[Photosynthèse|réactions photosynthétiques]]. Cela permettrait de produire de l'hydrogène à l'aide d'[[énergie solaire]]. Des recherches sont en cours dans ce domaine, notamment en [[génie génétique]].

=== Hydrogène naturel ===
{{article détaillé| Hydrogène natif}}
L'hydrogène produit sur [[Terre]] naturellement, par opposition à l'hydrogène produit artificiellement par [[reformage du méthane|reformage]] d'[[hydrocarbure]]s  ou par électrolyse, est dit ''hydrogène naturel'', ''hydrogène natif'' ou ''[[hydrogène blanc]]'' {{refnec|(dénomination commerciale)}}.

La répartition, les capacités de production et les mécanismes physicochimiques de ses sources ou gisements font encore l'objet d'études exploratoires, au début du {{s-|XXI}}. Ainsi, en avril 2019, le projet de recherche sen4H2 a été lancé et cofinancé par l'[[Agence spatiale européenne]]<ref>{{Lien web |titre=Détecter les émanations naturelles d’hydrogène grâce aux images satellites - Lancement du projet sen4H2 |url=https://www.ifpenergiesnouvelles.fr/article/detecter-les-emanations-naturelles-dhydrogene-grace-aux-images-satellites-lancement-du-projet-sen4h2 |site=[[IFP Énergies nouvelles]] |consulté le=2019-04-06}}.</ref>, il vise à détecter les émanations naturelles d'hydrogène grâce aux images satellites.

En 2020, le potentiel de production d'hydrogène naturel n'est pas quantifié précisément et, dans de nombreux pays, le droit minier ne prend pas en compte l'hydrogène. La détection d'hydrogène {{latin|in situ}} est en effet récente et les outils sont à affiner{{sfn|Prinzhofer|Deville|2015}}, bien que des détecteurs plus performants aient été mis au point<ref name = "moretti"/>.

==== Sources d'hydrogène naturel ====
La production de [[Hydrogène blanc|dihydrogène naturel]] au niveau de [[Dorsale (géologie)|dorsales]]<ref>{{Lien web |titre=Ressources minérales grand fond |site=[[Institut français de recherche pour l'exploitation de la mer|Ifremer]] |url=https://wwz.ifremer.fr/gm/Comprendre/Soutien-a-la-puissance-publique/Ressources-minerales-grand-fond/Presentation-generale |consulté le=2019-10-28}}. {{Commentaire biblio|L'article présente une carte des fonds marins donnant la distribution connue en [[Serpentine (minéral)|serpentine]] le long des dorsales.}}.</ref> est connue depuis les {{nobr|années 1970}} et étudiée plus récemment<ref name="Libé2019">{{Lien web |auteur=[[Sylvestre Huet]] |titre=L'hydrogène natif, une nouvelle source d'énergie ? |url=http://sciences.blogs.liberation.fr/2013/04/23/lhydrogene-natif-une-nouvelle-source-denergie-/ |site=sciences.blogs.liberation.fr |éditeur=[[Libération (journal)|Libération]] |date=23/04/2013 |consulté le=2019-10-28}}.</ref>. Il s'agit de réactions de [[Serpentinite|serpentinisation]] ([[Réaction d'oxydoréduction|oxydoréduction]] d'[[olivine]]) entre l'eau et les [[Roche magmatique|roches magmatiques]] affleurantes du [[manteau terrestre]], facilitée par la chaleur de ces [[Réaction exothermique|réactions exothermiques]]<ref>{{Lien web |titre=Réaction eau de mer-manteau : formation de la serpentine |url=https://wwz.ifremer.fr/gm/Comprendre/Nos-questions/Les-systemes-hydrothermaux/Hydrothermalisme/La-serpentine |site=[[Institut français de recherche pour l'exploitation de la mer|Ifremer]] |consulté le=2019-10-28}}.</ref> : l'oxygène des [[Molécule d'eau|molécules {{H2O}}]] capturé par le fer de la roche, les atomes d'hydrogène sont libres de s'associer en {{H2}}. Le dihydrogène ainsi produit s'échappe par des [[Mont hydrothermal|évents hydrothermaux]] et peut éventuellement réagir à son tour pour former du [[méthane]], puis des hydrocarbures plus lourds<ref>{{Lien web |titre= Synthèse d'hydrogène, de méthane et d’hydrocarbures dans les grands fonds, vers de nouvelles ressources énergétiques… |url=https://wwz.ifremer.fr/gm/Comprendre/Nos-questions/Les-systemes-hydrothermaux/Hydrothermalisme/Synthese-d-hydrogene-de-methane-et-d-hydrocarbures |site=[[Institut français de recherche pour l'exploitation de la mer|Ifremer]] |consulté le=2019-10-28}}.</ref>. Sous une grande profondeur d'eau, et souvent loin des continents, ces émanations ne peuvent en 2018 être exploitées de façon économique<ref name=LaTribune2018 /> mais leur équivalent géologique à terre, en l'Islande ou dans la république de Djibouti, sont prometteurs<ref name="moretti" />.

Des émissions d'hydrogène ont également été découvertes au milieu des [[craton]]s continentaux par le [[géologue]] russe Nicolay Larin, à la suite de son travail à propos de l'hypothèse de la Terre hydrurée<ref name="Libé2019" />. L'[[IFP Énergies nouvelles]] a confirmé cette découverte en 2013, rapportant des émissions localement importantes, sur la plupart des continents, en [[Russie]], aux [[États-Unis]], au [[Brésil]], à [[Oman]] ou au [[Mali]]<ref>[https://www.euro-energie.com/l-hydrogene-naturel-une-contribution-au-mix-energetique-ifpen-etudie-le-potentiel-des-sources-d-hydrogene-naturel-r-terre-n-3612 ''L'hydrogène naturel : une contribution au mix énergétique ?'']<!-- Lien originel brisé : http://www.ifpenergiesnouvelles.fr/actualites/communiques-de-presse/l-hydrogene-naturel-une-contribution-au-mix-energetique-ifpen-etudie-le-potentiel-des-sources-d-hydrogene-naturel-a-terre -->, [[IFP Énergies nouvelles]], {{date-|11 avril 2013}}.</ref> mais la source de l'hydrogène reste discutée.

De nombreux phénomènes, en particulier dus à l'interaction eau/roche, peuvent générer de l'hydrogène et le débat sur le mécanisme prépondérant qui pourrait engendrer de grandes accumulations n'est pas encore été tranché. Il pourrait s'agir d'[[Hydrate|hydratation]] de fer par de l'eau infiltrée, celui-ci étant présent dans les [[Ceinture de roches vertes|ceintures de roches vertes]], présentes dans les cratons<ref>{{Ouvrage |prénom1=Julia |nom1=Guélard |titre=Caractérisation des émanations de dihydrogène naturel en contexte intracratonique |sous-titre=exemple d'une interaction gaz/eau/roche au Kansas |éditeur=[[Université Pierre-et-Marie-Curie]] et [[IFP Énergies nouvelles]] |nature ouvrage=thèse de doctorat en géochimie |année=2016 |isbn= |présentation en ligne=https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01609839 |lire en ligne=https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01609839/document |consulté le=2019-10-28}}.</ref>{{,}}<ref>{{Article |langue=en |prénom1=J. |nom1=Guélard |prénom2=V. |nom2=Beaumont |prénom3=V. |nom3=Rouchon |prénom4=F. |nom4=Guyot |titre=Natural {{H2}} in Kansas: Deep or shallow origin? |périodique=Geochemistry, Geophysics, Geosystems |volume=18 |numéro=5 |date=03/04/2017 |issn=1525-2027 |doi=10.1002/2016GC006544 |lire en ligne=https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/2016GC006544 |résumé=https://www.ifpenergiesnouvelles.fr/breve/hydrogene-naturel-en-milieu-continental-question-lorigine-resolue |consulté le=2019-10-28 |pages=1841–1865}}.</ref>. Ainsi, au [[Kansas]], près de [[Junction City (Kansas)|Junction City]], un gisement a été identifié dans les {{nobr|années 1980}} et a fait l'objet d'un regain d'intérêt dans les {{nobr|années 2000}}{{sfn|Prinzhofer|Deville|2015}} ; le dihydrogène y serait issu de telles réactions d'oxydation de fer<ref>{{Article |titre=Natural H 2 in Kansas: Deep or shallow origin? |auteur=J. Guélard |et al.=oui |périodique=Geochemistry Geophysics Geosystems |date=04/2017 |pages totales=30 |présentation en ligne=https://www.researchgate.net/publication/315957509_Natural_H_2_in_Kansas_Deep_or_shallow_origin |url=https://hal-ifp.archives-ouvertes.fr/hal-01582129/document |format=pdf |doi=10.1002/2016GC006544 |consulté le=25/10/2109}}.</ref>. En Russie, l'IFPen a estimé en 2010 à plusieurs dizaines de milliers de mètres cubes le débit quotidien d'une seule [[Dépression (géographie)|dépression]], soit la consommation équivalente de {{nobr|500 taxis}}<ref name=LaTribune2018 />. Une origine [[Géologie|géologique]] ou [[Hydrogéologie|hydrogéologique]] prévaut également pour les dégagements d'[[#Sources d'hydrogène naturel|hydrogène]] étudiés au Brésil, dans certains [[Cercle de fées|cercles de fées]] situés dans le [[Bassin (géologie)|bassin]] de [[São Francisco (São Paulo)|São Francisco]]<ref>{{Article |langue=en |prénom1=Alain |nom1=Prinzhofer |prénom2=Isabelle |nom2=Moretti |prénom3=Joao |nom3=Françolin |prénom4=Cleuton |nom4=Pacheco |titre=Natural hydrogen continuous emission from sedimentary basins: The example of a Brazilian {{H2}}-emitting structure |périodique=International Journal of Hydrogen Energy |volume=44 |numéro=12 |date=2019-03 |doi=10.1016/j.ijhydene.2019.01.119 |lire en ligne=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0360319919302514 |consulté le=2021-08-09 |pages=5676–5685}}.</ref>{{,}}<ref>{{Article |lang=en |url=https://www.mdpi.com/2076-3263/11/3/145/htm |titre=Hydrogen Emanations in Intracratonic Areas: New Guide Lines for Early Exploration Basin Screening |auteurs=Isabelle Moretti, Emyrose Brouilly, Keanu Loiseau, Alain Prinzhofer et Éric Deville |périodique=Geosciences |volume=11 |numéro=3 |éditeur=[[MDPI]] |doi=10.3390/geosciences11030145 |date=22 mars 2021 |consulté le=16 juin 2021}}.</ref>{{,}}<ref>{{Article |lang=en |url=https://www.hnatsummit.com/parhys-system-a-new-approach-to-h2-concentration-measurements-in-the-subsurface/ |titre=Parhys system: a new approach to {{H2}} concentration measurements in the subsurface |périodique=H-nat summit, 2-{{date-|3 juin 2021}} |auteurs=Maria Rosanne, Fabian Rupin, Louis Gorintin, Julio Aguilar, Hélène Buee, Julien Werly, Olivier Lhote et Xi Yao |date=26 avril 2021 |consulté le=16 juin 2021}}.</ref>. La [[radiolyse]], séparation de la [[molécule d'eau]] par la [[Radioactivité#Radioéléments|radioactivité naturelle]] de la croûte, est aussi une source d'hydrogène, considérée par certains comme très importante sinon prépondérante<ref>{{Article |prénom1=Barbara Sherwood |nom1=Lollar |prénom2=T. C. |nom2=Onstott |prénom3=G. |nom3=Lacrampe-Couloume |prénom4=C. J. |nom4=Ballentine |titre=The contribution of the Precambrian continental lithosphere to global {{H2}} production |périodique=Nature |volume=516 |numéro=7531 |date=2014-12 |issn=0028-0836 |issn2=1476-4687 |doi=10.1038/nature14017 |consulté le=2021-08-09 |pages=379–382}}.</ref>.

À [[Yanartaş]], en Turquie, les « feux millénaires » du [[Mont Chimère]] seraient la [[combustion]] d'un gaz composé de [[méthane]] (87 %), de dihydrogène (7,5 à 11 %) et de [[diazote]] (2 à 4,9 %), ayant une double origine : la serpentinisation d'une part, un [[Gaz naturel|gaz thermogénique]] d'autre part. Ils seraient la source originelle de la [[flamme olympique]]<ref>{{Article | langue = en | prénom1 = H. | nom1 = Hosgormez | prénom2 = G. | nom2 = Etiope | prénom3 =  M. N. | nom3 = Yalçin | titre = New evidence for a mixed inorganic and organic origin of the Olympic Chimaera fire (Turkey): a large onshore seepage of abiogenic gas | périodique = Geofluids | volume = 8 | numéro = 4 | date=25/11/2008 | pages = 263–273 | doi = 10.1111/j.1468-8123.2008.00226.x | consulté le = 17 juillet 2011}}.</ref>.

Le [[Mali]] est, en 2015, le seul pays où l'on exploite l'hydrogène naturel, dans le village de [[Bourakébougou]], à {{nobr|60 kilomètres}} au nord de [[Bamako]]{{sfn|Prinzhofer|Deville|2015}}. Le gaz proviendrait selon certains d'une {{Citation|surmaturation du pétrole}} vraisemblablement enfoui à proximité<ref name="MaliActu">{{lien web |url=http://news.abamako.com/h/14319.html |titre=Bourakébougou : la promesse d'une centrale électrique à hydrogène |date=18 février 2013 |consulté le=28/10/2019}}.</ref>, d'autres scientifiques pensent qu'il vient là aussi de l'interaction eau/roche<ref>{{Article |prénom1=Alain |nom1=Prinzhofer |prénom2=Cheick Sidy |nom2=Tahara Cissé |prénom3=Aliou Boubacar |nom3=Diallo |titre=Discovery of a large accumulation of natural hydrogen in Bourakebougou (Mali) |périodique=International Journal of Hydrogen Energy |volume=43 |numéro=42 |date=2018-10 |issn=0360-3199 |doi=10.1016/j.ijhydene.2018.08.193 |consulté le=2021-08-09 |pages=19315–19326}}.</ref>. Ses réserves sont estimées à environ {{nobr|1,5 milliard}} de mètres cubes{{Référence nécessaire|date=octobre 2019}}. La pression dans les puits ne diminue pas, le reversoir se remplit donc en permanence, ce qui permet la durabilité de cette exploitation<ref>{{Lien web |titre=L'hydrogène selon Isabelle Moretti |url=https://www.sciencesetavenir.fr/nature-environnement/developpement-durable/les-ressources-naturelles-d-hydrogene-deviendront-un-veritable-complement_152263 |périodique=[[Sciences et Avenir]] |consulté le=2021-06-02}}.</ref>.

De nombreuses émanation d'hydrogène ont été notées au-dessus des cratons archéens et protérozoïques, en particulier ceux riches en fer et l'exploration de l'hydrogène naturel s'accélère dans les pays qui en sont riches comme le Brésil<ref>{{Article |prénom1=Isabelle |nom1=Moretti |prénom2=Alain |nom2=Prinzhofer |prénom3=João |nom3=Françolin |prénom4=Cleuton |nom4=Pacheco |titre=Long-term monitoring of natural hydrogen superficial emissions in a brazilian cratonic environment. Sporadic large pulses versus daily periodic emissions |périodique=International Journal of Hydrogen Energy |volume=46 |numéro=5 |date=2021-01 |issn=0360-3199 |doi=10.1016/j.ijhydene.2020.11.026 |consulté le=2021-08-09 |pages=3615–3628}}.</ref>ou l'Australie<ref>{{Article |langue=en |prénom1=Emanuelle |nom1=Frery |prénom2=Laurent |nom2=Langhi |prénom3=Mederic |nom3=Maison |prénom4=Isabelle |nom4=Moretti |titre=Natural hydrogen seeps identified in the North Perth Basin, Western Australia |périodique=International Journal of Hydrogen Energy |date=2021-08 |doi=10.1016/j.ijhydene.2021.07.023 |lire en ligne=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0360319921026045 |consulté le=2021-08-09 |pages=S0360319921026045}}.</ref>{{,}}<ref>{{Article |langue=en |prénom1=Christopher J. |nom1=Boreham |prénom2=Dianne S. |nom2=Edwards |prénom3=Krystian |nom3=Czado |prénom4=Nadege |nom4=Rollet |titre=Hydrogen in Australian natural gas: occurrences, sources and resources |périodique=The APPEA Journal |volume=61 |numéro=1 |date=2021-07-02 |issn=2206-8996 |doi=10.1071/AJ20044 |lire en ligne=https://www.publish.csiro.au/aj/AJ20044 |consulté le=2021-08-09 |pages=163–191}}.</ref>

==== Enjeux ====
Contrairement à l'hydrogène artificiel, qui nécessite de l'énergie pour être produit, ce qui le réduit à n'être qu'un [[Vecteur énergétique|vecteur d'énergie]], l'[[hydrogène natif]] est une véritable [[source d'énergie]]{{sfn|Prinzhofer|Deville|2015}}{{,}}<ref>{{Lien web |titre=L'hydrogène naturel une source beaucoup plus importante qu'on ne le pensait selon le CNRS |url=http://erh2-bretagne.mystrikingly.com/blog/l-hydrogene-naturel-une-source-beaucoup-plus-importante-qu-on-ne-le-pensait |site=erh2-bretagne.mystrikingly.com |date=05/112019 |consulté le=2019-11-12}}.</ref>{{,}}<ref>{{Article |langue=en|prénom1=Eric C. |nom1=[[Éric C. Gaucher|Gaucher]] |titre=New Perspectives in the Industrial Exploration for Native Hydrogen |périodique=[[Elements (journal)|Elements]] |volume=16 |numéro=1 |date=2020-02-01 |issn=1811-5217 |issn2=1811-5209 |doi=10.2138/gselements.16.1.8 |lire en ligne=https://pubs.geoscienceworld.org/msa/elements/article/16/1/8/582934/New-Perspectives-in-the-Industrial-Exploration-for |consulté le=2021-08-09 |pages=8–9}}.</ref>, dont la combustion ne produit que de l'eau. De plus, des coproductions pourraient être possibles avec la [[géothermie]] ou l'extraction d'[[hélium]], ce qui pourrait aider la filière à être compétitive<ref name = "moretti">{{Lien web| auteur = Isabelle Moretti |titre = L'hydrogène naturel : curiosité géologique ou source d'énergie majeure dans le futur ? |site = Connaissance des énergies |date=22 mai 2020 |url =https://www.connaissancedesenergies.org/tribune-actualite-energies/lhydrogene-naturel-curiosite-geologique-ou-source-denergie-majeure-dans-le-futur}}.</ref>.

Cet intérêt pour l'hydrogène naturel se concrétise dans les années 2020 par la prise de permis d'exploration dans plusieurs régions de France, d'Australie, des États-Unis<ref>{{Article |langue=en |titre= The place of natural hydrogen in the energy transition: A position paper. |auteur1= [[Éric Claude Gaucher|Éric C. Gaucher]] |auteur2= Isabelle Moretti |auteur3= Nicolas Pélissier |auteur4= Glen Burridge |auteur5= Nicolas Gonthier |périodique= European Geologist Journal |numéro=55 |date=juin 2023 |lire en ligne= https://zenodo.org/record/8108239 |accès url=libre |consulté le= 17 août 2023}}.</ref>. Des investissements importants sont fait dans des compagnies d'exploration visant spécifiquement cette ressource.

== Utilisations industrielles ==
La consommation mondiale d’hydrogène est, en 2022, d’environ 100 millions de tonnes par an<ref name=production_2021 />. La majeure partie de la production de dihydrogène est consommée sur place, dans l’industrie chimique et pétrochimique principalement : synthèse de l'ammoniac (50 %), raffinage et désulfuration des hydrocarbures (37 %), synthèse du [[méthanol]] (12 %){{Référence nécessaire|date=avril 2022}}.

Les principales utilisations industrielles du dihydrogène sont :
* le [[procédé Haber|procédé ''Haber-Bosch'']] (production de l'[[ammoniac]]), l'[[hydrogénation]] des [[lipide|graisses]] et des [[huile]]s et la production de méthanol ;
* la fabrication de l'[[acide chlorhydrique]], le [[soudage]], les [[carburant]]s pour [[fusée (astronautique)|fusée]]s et la [[réaction d'oxydoréduction|réduction]] de [[minerai (roche)|minerais]] métalliques ;
* l'utilisation sous [[hydrogène liquide|forme liquide]] pour les recherches à très basses températures, y compris l'étude de la [[supraconductivité]] ;
* comme gaz [[traceur (chimie)|traceur]], pour effectuer des opérations de [[détection de fuite]] dans des domaines variés (raffinage pétrolier, automobile, installations de chauffage, réseau de distribution d'eau, réservoirs d'avions{{etc.}}) ;
* comme [[additif alimentaire]], autorisé sous le [[Liste des additifs alimentaires|code]] E949, dans la catégorie des traceurs ;
* comme [[fluide caloporteur]], dans certaines machines de haute puissance (alternateur synchrone de centrale par exemple) ;
* dans les [[aérostat]]s, car il est quatorze fois moins dense que l'air, mais il a été remplacé par l'hélium pour des raisons de sécurité ; il est encore utilisé pour certains ballons-sondes dans des stations éloignées ;
* comme [[Avion à hydrogène|carburant pour l'aéronautique]], essayé lors d'un vol le {{date-|15 avril 1988}} dans un Tupolev Tu-155<ref>{{Lien web|titre=Le 15 avril 1988, le Tu-155 vole à l’hydrogène |url=https://www.aerobuzz.fr/culture-aero/le-15-avril-1988-le-tu-155-vole-a-lhydrogene/ |site=Aerobuzz |date=2020-10-02 |consulté le=2020-11-12}}.</ref>.

Certains [[isotopes de l'hydrogène]] ont également une utilisation industrielle ou technologique particulière :
* le [[deutérium]] ({{exp|2}}H) est utilisé dans les applications nucléaires comme [[modérateur (nucléaire)|modérateur]] ([[eau lourde]] ou D{{ind|2}}O) pour ralentir les [[neutron]]s. Les composés du deutérium sont aussi utilisés en [[chimie]] et en [[biologie]] pour étudier ou utiliser l'[[effet isotopique]] ;
* le [[tritium]] ({{exp|3}}H), un autre isotope, est produit dans les [[réacteur nucléaire|réacteurs nucléaires]] et est utilisé pour la construction de [[Bombe A|bombes atomiques]]. Il est également utilisé comme un marqueur isotopique dans les biosciences et comme source de radiation dans les [[Peinture luminescente|peintures luminescentes]] ;
* le deutérium et le tritium sont aussi fusionnés dans des [[Réacteur nucléaire de recherche|réacteurs de recherche]] et envisagés pour les projets de [[fusion nucléaire]] contrôlée sur Terre.

Pour des raisons de sécurité, des [[Odorant d'hydrogène|odorants]] doivent être ajoutés au dihydrogène afin de détecter d'éventuelles fuites<ref>{{Article |langue=en |auteur1=Julien Mouli-Castillo |auteur2=Sam Bartlett |auteur3=Arul Murugan |auteur4=Pete Badham |auteur5=Aidan Wrynne |auteur6=Stuart Haszeldine |auteur7=Mark Wheeldon |auteur8=Angus McIntosh |titre=Olfactory appraisal of odorants for 100% hydrogen networks |périodique=International Journal of Hydrogen Energy |volume=45 |numéro=20 |éditeur=Elsevier BV |mois=avril |année=2020 |ISSN=0360-3199 |doi=10.1016/j.ijhydene.2020.02.095 |pages=11875-11884}}.</ref>.

== Stockage ==
{{Article détaillé|Stockage d'hydrogène}}
À ce jour, trois grandes voies de stockage d'hydrogène à bord d'un véhicule sont envisagées<ref name="L'hydrogène 2005">L'hydrogène, les nouvelles technologies de l'énergie. Les clefs CEA, {{numéro|50}}/51, Hiver 2004-2005 {{ISSN|0298-6248}}.</ref> :
* stockage sous forme de gaz comprimé ;
* stockage sous forme liquide à basse température ;
* stockage sous forme solide, l'hydrogène étant alors lié à d'autres composants (par [[adsorption]] ou sous la forme d'un composé chimique).

=== Gaz comprimé ===
C'est la forme la plus commune de stockage du dihydrogène.

Le stockage gazeux sous forme comprimée (actuellement {{nobr|350 [[bar (unité)|bars]]}}) permet d'atteindre une densité massique satisfaisante avec des réservoirs composites. La densité volumique de stockage reste faible : une pression de {{nobr|700 bars}} est inévitable pour rendre la technologie compétitive.

La technologie existe et est couramment utilisée. Son inconvénient réside dans l'énergie nécessaire à la compression et dans la faible efficacité en termes d'encombrement en comparaison aux autres méthodes. Cet encombrement est une des difficultés pour l'utilisation du dihydrogène sous forme de gaz comprimé dans les applications automobiles.

Une fois comprimé, la [[masse volumique]] du dihydrogène à {{unité|20 MPa}} ({{nobr|200 bars}}) est d'environ {{unité|16,8 kg/m3}}, à {{unité|35 MPa}} ({{nobr|350 bars}}) d'environ {{unité|23 kg/m3}} et à {{unité|70 MPa}} ({{nobr|700 bars}}) d'environ {{unité|38 kg/m3}}. Cela correspond à une densité volumique d'énergie de {{unité|767 kWh/m3}} (= {{unité|2,8 GJ/m3}} = {{unité|2,8 MJ/l}} à {{tmp|27|°C}} et sous {{unité|35 MPa}}), avec toujours une densité massique d'énergie de {{unité|33,3139 kWh/kg}} (= {{unité|119,93 MJ/kg}} = {{unité|241,764 kJ/mol}} de [[pouvoir calorifique inférieur]] ou PCI), mais de {{unité|39,4056 kWh/kg}} (= {{unité|141,86 MJ/kg}} = {{unité|285,973 kJ/mol}} de [[pouvoir calorifique supérieur]] ou PCS).

=== Stockage liquide (cryogénique) ===
{{Article détaillé|Hydrogène liquide}}

Le stockage liquide à {{unité|20 K}} ({{tmp|-253|°C}}) sous {{unité|10|bars}} permet d'atteindre des densités volumique et massique intéressantes mais nécessite des réservoirs à l'isolation thermique poussée afin de minimiser l'évaporation.

La technologie est existante. Elle a une meilleure efficacité volumique que le stockage de gaz comprimé ({{unité|70 kg/m3}} contre {{unité|10 kg/m3}} à {{unité|115 bars}} et {{tmp|0|°C}}). Cependant, cet avantage est modéré par le volume relativement important des enceintes isolantes nécessaires.

D'autre part, il faut une énergie importante pour passer en phase liquide : la liquéfaction consomme 30 à 40 % du contenu énergétique du gaz et la déperdition en utilisation réelle est importante (actuellement 1,25 pour mille par heure<ref>[http://www.storhy.net/finalevent/pdf/StorHy_Objectives-and-Results.pdf Rapport du projet européen StorHy, {{p.}}8, ''hydrogen loss rate''].</ref>), pénalisant fortement le stockage au-delà d'une semaine.

Cette technique est notamment utilisée dans le domaine spatial où, malgré le faible délai de mise en œuvre, le remplissage est continu jusqu'au dernier moment.

=== Hydrures métalliques ===
Le stockage sur des substrats sous forme adsorbée, notamment sur des [[hydrure]]s métalliques, présente une densité volumique très intéressante mais une densité massique faible. De plus, la cinétique, la température et la pression de cyclage restent des points durs à maîtriser.

Les atomes d'hydrogène sont stockés dans certains composés métalliques. On récupère le dihydrogène en chauffant ou en diminuant la pression. Cette technique est aujourd'hui mal maîtrisée. Elle a l'inconvénient de demander un dihydrogène extrêmement pur afin d'éviter de détruire la capacité d'absorption des hydrures. Le chauffage pour récupérer le gaz est également un handicap. Ce type de stockage, qui continue de faire l'objet de recherches, est au stade du développement industriel et certains projets démonstrateurs<ref>[http://www.latribune.fr/green-business/l-actualite/20120723trib000710444/l-europe-finance-une-batterie-geante-pour-stocker-l-energie-renouvelable.html Article de la Tribune ''L'Europe finance une batterie géante pour stocker l'énergie renouvelable''].</ref> sont prévus, par exemple avec la [[start-up]] McPhy qui développe la technologie d'[[hydrure de magnésium]] (technologie issue du CNRS, institut NEEL).

Capacité de stockage de certains hydrures.

{|class="wikitable centre"
|-
! Hydrure
! Pourcentage massique<br />de {{H2}} contenu
|-
| LaNi{{ind|5}}H<sub>6,5</sub>
| align="center" | 1,4
|-
| ZnMn{{ind|2}}H<sub>3,6</sub>
| align="center" | 1,8
|-
| TiFeH{{ind|2}}
| align="center" | 1,9
|-
| Mg{{ind|2}}NiH{{ind|4}}
| align="center" | 3,6
|-
| VH{{ind|2}}
| align="center" | 3,8
|-
| MgH{{ind|2}}
| align="center" | 7,6
|}

Un [[métal]] très étudié est le [[palladium]] qui, sous la forme de [[hydrure de palladium|son hydrure]] {{fchim|PdH|2}}, a la capacité d'absorber une large quantité d'hydrogène au sein de son [[Structure cristalline|réseau cristallin]]. À température ambiante et pression atmosphérique, le palladium peut absorber jusqu'à {{nobr|900 fois}} son volume d'hydrogène gaz, le processus étant réversible<ref>{{article| langue=en| auteur1=T. Mitsui| auteur2=M. K. Rose| auteur3=E. Fomin| auteur4=D. F. Ogletree| auteur5=M. Salmeron| titre=Dissociative hydrogen adsorption on palladium requires aggregates of three or more vacancies| périodique=Nature| lien périodique=Nature (revue)| volume=422| date=17 avril 2003| pages=705-707| doi=10.1038/nature01557| lire en ligne=http://www.lbl.gov/Science-Articles/Archive/Nature_H_catalysis.pdf| format=pdf}}.</ref>.

=== Stockage par adsorption sur du carbone ===
L'[[adsorption]] sur du carbone permet de stocker en surface de certaines structures de [[carbone]], telles que du [[charbon actif]] ou des [[Nanotube de carbone|nanotubes]], les molécules de dihydrogène. Elle permet de stocker 0,05 à 2 % en masse de dihydrogène{{Référence nécessaire|date=mai 2021}}.

Ce type de stockage est au stade de recherche.

== Production et usages ==
{{Article détaillé|Production d'hydrogène}}

Dans un rapport publié en {{date-|juin 2019}}, l'[[Agence internationale de l'énergie]] note la polyvalence de l'hydrogène comme [[vecteur énergétique]], qui peut être produit à partir de tous les combustibles fossiles, des énergies renouvelables et du nucléaire, peut être transporté sous forme gazeuse ou liquide et être transformé en électricité ou en méthane pour un large éventail d'usages<ref name="AIE2019" />.

=== Classement par couleurs ===
{{Extrait|Production d'hydrogène#Classement par couleurs}}

En 2020, le coût de l'hydrogène gris se situe entre 1 et {{unité|2 €/kg}} contre 4 à {{unité|7 €/kg}} pour de l'hydrogène vert produit de façon industrielle. D'après Julien Chauvet, directeur Hydrogène France d'[[Engie Solutions]], {{Citation|le kilo permet de parcourir {{unité|100 km}}, ce qui le met à parité avec l’essence et s’approche du Diesel pour les véhicules légers}}<ref name=":0" />.

=== Production industrielle ===
L'hydrogène est actuellement presque entièrement produit à partir de [[gaz naturel]], de [[pétrole]] et de [[charbon]].

Pour ses propres besoins, l'industrie produit de l'hydrogène ({{ex}} en France, plus de {{unité|900000 t/an}} d'hydrogène, notamment pour la [[désulfuration]] de carburants pétroliers et pour fabriquer l'[[ammoniac]] des [[Engrais#Engrais minéraux|engrais nitratés]] ; l'hydrogène est alors un [[intrant]] chimique et non un [[vecteur énergétique]]). Le processus industriel le moins cher pour produire cet hydrogène, en 2018, est le [[reformage]] d'[[hydrocarbure]]s, le plus souvent par [[vaporeformage]] du [[gaz naturel]] (lequel est essentiellement composé de [[méthane]]). À une température comprise entre {{tmp|700|°C}} et {{tmp|1100|°C}}, la [[vapeur d'eau]] réagit avec le méthane en donnant du [[monoxyde de carbone]] et de l'hydrogène. La purification de l'hydrogène étant plus facile sous forte pression, le reformage est réalisé sous une pression de vingt [[Bar (unité)|bars]]. Le mélange hydrogène/monoxyde de carbone est communément appelé « [[gaz de synthèse]] ». Si la réaction est faite en présence d'un excès de vapeur d'eau, le monoxyde de carbone est oxydé au [[Nombre d'oxydation|niveau d'oxydation]] supérieur, conduisant au [[dioxyde de carbone]], ce qui augmente la [[production d'hydrogène]].

La société [[Air liquide]] possède une maîtrise particulière de ce processus. En 2015, elle a mis en service en [[Arabie saoudite]], sur le site de [[Yanbu]], une unité ayant une capacité totale de production d'hydrogène de {{unité|340000 m3/h}} aux [[Conditions normales de température et de pression|CNTP]]<ref>[http://www.interactions.airliquide.com/IMG/pdf/airliquide_interactions_septembre_2015-2.pdf ''Interactions''] {{pdf}} (lettre aux actionnaires), [[Air liquide]], septembre 2015, {{p.|5}}.</ref>.

En 2019, l'{{Lien|trad=Australian Renewable Energy Agency|fr=Agence australienne d'énergie renouvelable}} (ARENA) a aidé à hauteur de 9,41 millions de dollars australiens ({{unité|8,5 M€}}) un projet du groupe Hazer (compagnie d'énergie renouvelable australienne) visant à convertir du [[biogaz]] issu de méthanisation de [[boues d'épuration]] en hydrogène et en [[graphite]]. Hazer veut construire une usine démonstratrice de {{nobr|15,8 millions}} de dollars US à Munster (Australie de l'Ouest)<ref>{{en}} Liz Gyekye, [https://biomarketinsights.com/australia-backs-tech-that-converts-biogas-into-hydrogen-and-graphite/ « Australia backs tech that converts biogas into hydrogen and graphite »], Biomarketing sights, 4 septembre 2019.</ref>.

=== Filière hydrogène et enjeux environnementaux ===
La production industrielle « traditionnelle » d'hydrogène à partir d'hydrocarbures fossiles a un mauvais [[bilan carbone]] et est très émettrice de [[gaz à effet de serre]], atteignant {{nobr|830 millions}} de tonnes de {{CO2}} par an en 2020, soit environ 2 % des [[Émission de dioxyde de carbone|émissions mondiales]], comparable à celle du secteur aérien ou du transport maritime<ref>{{Lien web |auteur=Jérôme Marin |titre=Lhyfe va produire de l'hydrogène vert avec des éoliennes |url=https://www.latribune.fr/entreprises-finance/transitions-ecologiques/lhyfe-va-produire-de-l-hydrogene-vert-avec-des-eoliennes-837145.html |périodique=[[La Tribune (France, 1985)|La Tribune]] |date=17 janvier 2020}}.</ref> et {{nobr|900 millions}} de tonnes de {{CO2}} en 2021, soit également 2 %<ref>{{Lien web |langue=en |auteur=[[Agence internationale de l'énergie]] |titre=Global Hydrogen Review 2022 |url=https://www.iea.org/reports/global-hydrogen-review-2022 |date=septembre 2022 |consulté le=23 novembre 2022}}.</ref>. En France, ces émissions s'élèvent à presque dix millions de tonnes d'[[Équivalent CO2|équivalent {{CO2}}]] par an vers 2015-2017, soit 7,5 % des émissions de gaz à effet de serre de l'industrie française, d'après l'[[ADEME]]<ref>[https://www.connaissancedesenergies.org/lademe-liste-les-contributions-majeures-de-lhydrogene-la-transition-energetique-180403 « L'Ademe liste les « contributions majeures » de l'hydrogène à la transition énergétique »], ''Connaissance des énergies'', 4 avril 2018.</ref>. La production d'hydrogène à partir d'électricité renouvelable, plus vertueuse, pourrait voir son coût baisser de 30 % d'ici 2030 grâce à l'essor des énergies renouvelables et aux [[Économie d'échelle|économies d'échelle]] liées<ref name="AIE2019">{{en}} [https://webstore.iea.org/download/summary/2803?fileName=English-Future-Hydrogen-ES.pdf ''The Future of Hydrogen - Seizing today’s opportunities''] {{pdf}}, [[Agence internationale de l'énergie]], juin 2019.</ref>.

L'hydrogène est lui-même un gaz à effet de serre indirect, de sorte que son utilisation contribue aussi au [[réchauffement climatique]]<ref name="Aline Nippert Reporterre">{{Lien web |auteur=Aline Nippert|titre=Les fuites d’hydrogène réchauffent le climat |url=https://reporterre.net/Les-fuites-d-hydrogene-rechauffent-le-climat |site=[[Reporterre]] |date=2023-01-02 }}.</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |titre=Bénéfice climatique d'une future économie de l'hydrogène |url=https://www.insu.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/benefice-climatique-dune-future-economie-de-lhydrogene |site=insu.cnrs.fr |date=2022-12-01 }}.</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |langue=en |titre=Climate consequences of hydrogen emissions |url=https://acp.copernicus.org/articles/22/9349/2022/ |site=acp.copernicus.org |date=2022-07-20 }}.</ref>. En effet, une petite partie de l'hydrogène utilisé fuit dans l'atmosphère, où il prolonge la durée de vie du méthane et contribue à la production d’[[ozone troposphérique]] et de vapeur d'eau, d'autres gaz à effet de serre. Falko Ueckerdt, scientifique principal à l’[[Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung|Institut de recherche de Potsdam sur les effets du changement climatique]], estime qu'une tonne d’hydrogène consommée pourrait laisser échapper entre {{unité|5 et 30 kg}} de ce gaz<ref>{{Lien web|auteur=Nikolaus J. Kurmayer|url=https://www.euractiv.fr/section/energie/news/les-scientifiques-mettent-en-garde-contre-leffet-des-fuites-dhydrogene-sur-le-rechauffement-climatique/|titre=Les scientifiques mettent en garde contre l’effet des fuites d’hydrogène sur le réchauffement climatique|site=[[EURACTIV]]|date=14 octobre 2021}}.</ref>{{,}}<ref>{{Lien web|auteur=Bernard Deboyser|url=https://www.revolution-energetique.com/des-scientifiques-alertent-les-fuites-dhydrogene-sont-200-fois-plus-nefastes-pour-le-climat-que-le-co2/|titre=Des scientifiques alertent : les fuites d’hydrogène sont 200 fois plus néfastes pour le climat que le {{CO2}}|site=revolution-energetique.com|date=26 octobre 2021}}.</ref>{{,}}<ref name="Hauglustaine">{{Lien web|auteur=Aline Nippert|url=https://www.usinenouvelle.com/article/l-hydrogene-n-est-pas-neutre-pour-le-climat-mais-l-economie-hydrogene-reste-tres-benefique-pour-limiter-le-rechauffement-climatique-assure-le-climatologue-didier-hauglustaine.N1995482|titre=« L’hydrogène n’est pas neutre pour le climat, mais l’économie hydrogène reste très bénéfique pour limiter le réchauffement climatique », assure le climatologue Didier Hauglustaine|périodique=[[L'Usine nouvelle]]|date=2022-4-21}}.</ref>. En dépit de ces inconvénients, le climatologue Didier Hauglustaine, directeur de recherche au [[laboratoire des sciences du climat et de l'environnement]] du [[Centre national de la recherche scientifique|CNRS]], considère que l'[[économie hydrogène]] reste globalement bénéfique pour le climat<ref name="Hauglustaine" />. Pour un taux de fuite compris entre 0 et 3 %, le recours à l'hydrogène vert permet d'éviter 90 à 99 % de l'équivalent {{CO2}} des émissions de gaz à effet de serre<ref name="Aline Nippert Reporterre" />{{,}}<ref>{{Article |langue=en |url=https://www.nature.com/articles/s43247-022-00626-z |titre=Climate benefit of a future hydrogen economy |auteur1=Didier Hauglustaine |auteur2=Fabien Paulot |auteur3=William Collins |auteur4=Richard Derwent |auteur5=Maria Sand |auteur6=Olivier Boucher |périodique=Communications Earth & Environment |date=2022-11-26 |numéro=295}}.</ref>.

La [[Économie hydrogène|filière hydrogène]] produit, stocke, promeut et valorise l'hydrogène et la recherche sur l'hydrogène. En 2015, des expérimentations d'[[hydrogène vert]] (décarboné) sont en cours, mais ce gaz est encore {{Citation|majoritairement produit à partir de [[gaz naturel]] (''fossile'') et employé comme composant chimique dans des procédés industriels}}, avec un mauvais bilan carbone et une contribution notable à l'[[effet de serre]]. La filière pourrait néanmoins être intéressante pour le [[développement durable]], car :
* le dihydrogène peut être fabriqué par [[électrolyse de l'eau]] de manière [[Décarbonation|décarbonée]] puis stocké, éventuellement après [[Conversion d'électricité en gaz|conversion en gaz]] ([[méthanation]]), ou injecté dans le réseau de gaz (6 à 20 % en volume selon les conditions). Il peut ainsi valoriser les surplus d'[[Source d'énergie intermittente|énergie intermittente]] (éolien et photovoltaïque principalement)<ref name=LaTribune2018>{{Lien web|titre=De l'hydrogène, oui, mais de l'hydrogène naturel |url=https://www.latribune.fr/opinions/tribunes/de-l-hydrogene-oui-mais-de-l-hydrogene-naturel-783448.html |site=La Tribune |date=28/06/2018 |consulté le=2020-10-03}}.</ref>, {{Citation|de l'ordre du [[Kilowatt-heure|terrawatt-heure]] par an}} et jusqu'à plusieurs dizaines de térawatts-heures par an d'électricité selon l'ADEME, notamment en cycles inter-saisonniers, si le taux de pénétration des [[Énergie renouvelable|énergies renouvelables]] dans le mix électrique atteint 80 %<ref name=Ademe2018/>. Il facilite alors l'équilibre et la souplesse du [[réseau électrique]] et {{Citation|[apporte] une contribution importante à la [[Transition énergétique|transition]] vers un modèle énergétique décarboné}}<ref name=AvisAdeme2006/> ;
* l'hydrogène peut servir à produire localement de l'électricité, au prix d'une perte de rendement ; celui de l'[[électrolyse de l'eau]] approche 70 %, mais le rendement global d'une production électrique à partir de {{H2}} serait d'environ 25 % selon l'Ademe en 2020<ref name=":1" /> ;
* l'hydrogène est compatible avec l'[[autoconsommation]] d'un logement, îlot ou quartier, permettant des stockages sur plusieurs jours, semaines ou mois, en complément de batteries plus utiles pour le stockage à court terme. Il serait déjà économiquement justifié{{Comment|date=septembre 2019}} dans les zones non interconnectées au réseau électrique continental ({{ex}} îles isolées, collectivités française d'outre-mer où la production électrique dépend encore du fioul au coût élevé, à {{unité|225 €/MWh}} en moyenne en 2013 selon l'ADEME)<ref name=Ademe2018/> ;
* l'hydrogène peut alimenter certaines flottes de [[Véhicule à hydrogène|véhicules]] professionnels, sans requérir de réseau coûteux de plusieurs centaines de stations-service sur tout le territoire. Selon l'Ademe, {{citation|le modèle économique d’une station pour flotte est accessible pour une consommation journalière supérieure à {{unité|80 kg {{H2}}/j}}, pour une commercialisation de l’hydrogène à moins de {{unité|10 €/kg}}}}<ref name=Ademe2018/>. Il a dans ce cas les avantages d'un temps de recharge rapide et d'une grande autonomie<ref name=":0" /> ;
* l'hydrogène peut être utilisé dans la sidérurgie en remplacement du charbon ou du gaz naturel pour la réduction du minerai de fer. Recourir à ce procédé en France consommerait {{unité|700000 tonnes}} d’hydrogène, mais éviterait l’émission{{Comment|date=août 2020}} de {{nb|22 Mt {{CO2}}/an}}, soit près de 5 % des émissions du pays, indique l’Association française pour l'hydrogène et les piles à combustible (Afhypac)<ref name=":0" />.

==== En Europe ====
Le {{date-|8 juillet 2020}}, la [[Commission européenne]] présente un programme pour le développement de l'hydrogène vert, fixant l'objectif que l'hydrogène couvre 12 à 14 % des besoins en énergie d'ici 2050 afin de décarboner certains secteurs de l'industrie et des transports. Elle compte sur l'hydrogène pour contribuer à la [[transition énergétique]] et à la réduction des émissions de gaz à effet de serre<ref>[https://ccfa.fr/actualites/le-plan-de-bruxelles-pour-faire-decoller-lhydrogene-en-europe/ Le plan de Bruxelles pour faire « décoller » l'hydrogène en Europe], CCFA, 9 juillet 2020.</ref>{{,}}<ref>[https://www.lesechos.fr/monde/europe/le-plan-de-bruxelles-pour-faire-decoller-lhydrogene-en-europe-1222344 Le plan de Bruxelles pour faire « décoller » l'hydrogène en Europe], ''[[Les Échos]]'', 9 juillet 2020.</ref>. Son but est de développer la demande et les capacités de production d’hydrogène vert par électrolyse de l’eau à partir d’énergie renouvelable : un objectif de six gigawatts (GW) est fixé pour 2024, et {{unité|40 GW}} en 2030<ref>{{Article |langue=fr |titre=Plan hydrogène : l’Europe vise une production de masse et décarbonée dès 2030 |périodique=[[L'Usine nouvelle]] |date=2020-07-09 |lire en ligne=https://www.usinenouvelle.com/article/plan-hydrogene-l-europe-vise-une-production-de-masse-et-decarbonee-des-2030.N1812312 |consulté le=2022-12-01}}.</ref>

==== En France ====
L'[[ADEME]] envisage un mix électrique à 40 % composé de « renouvelables » en 2035, puis à 60 % et 70 % en 2050 (contre près de 18 % en 2017, alors en majorité de source hydroélectrique)<ref name=Ademe2018/>.

La filière cherche à industrialiser ses processus pour diminuer ses coûts (notamment celui de la [[pile à combustible]]). Le développement d'une {{Citation|mobilité hydrogène}} est également freiné par un nombre encore très faible de stations de recharge (et de leur capacité encore faible : {{unité|10 à 80 kg {{H2}}/j}} à {{unité|350 bar}}). L'hydrogène peut améliorer la puissance du véhicule, prolonger son autonomie et améliorer la rapidité de recharge, par rapport aux batteries<ref name=AvisAdeme2006>{{Article |auteur=Séverine Fontaine |url=http://www.automobile-entreprise.com/L-ADEME-veut-de-l-hydrogene-a,4762 |titre=L’Ademe veut de l’hydrogène à partir d’énergies renouvelable |périodique=L’Automobile & L’Entreprise |numéro=5 |mois=février |année=2016}}.</ref>{{,}}<ref>[http://www.automobile-entreprise.com/IMG/pdf/avisademe_hydrogene-et-te_vfinale-022016.pdf ''L’hydrogène dans la transition énergétique''] {{pdf}}, [[Ademe]], février 2016, {{nb p.|7}}</ref>.

L'Ademe juge que l'hydrogène aura un rôle important dans la transition énergétique, comme vecteur d'optimisation des réseaux énergétiques, pour stocker l'énergie dans l'autoconsommation solaire ou photovoltaïque, et pour certains véhicules professionnels, à condition de décarboner sa production grâce à une électrolyse utilisant une électricité non issue d'énergies fossiles, et à la transformation de la [[Biomasse (énergie)|biomasse]] ([[vaporeformage]] de [[biogaz]], [[pyrogazéification]] de biomasse solide). Le bilan environnemental de la filière dépendra surtout de « la source primaire utilisée pour fabriquer l'hydrogène ». L'agence invite à limiter à moins de cent kilomètres la distance de transport de l'hydrogène entre le point de fabrication et la station de distribution. Les véhicules à batterie restent à privilégier, lorsque c'est possible (autonomie, disponibilité{{etc.}}), compte tenu du meilleur rendement de ce type de stockage, et les économies d'énergie restent une priorité<ref name=Ademe2018>[https://www.connaissancedesenergies.org/sites/default/files/pdf-actualites/avis-ademe-hydrogene-maj-2018.pdf ''Le vecteur hydrogène dans la transition énergétique''] {{pdf}}, Avis de l'ADEME, avril 2018.</ref>. L'une des pistes de développement (en cours de test en 2018/2019) est l'injection dans le [[réseau de gaz]], en France via deux démonstrateurs : GRHYD et {{nobr|Jupiter 1000}}, pour lever les verrous techniques qui subsistent encore<ref name=AvisAdeme2006/>.

En {{date-|juin 2018}}, le gouvernement français mandate l'[[Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie|Ademe]] pour lancer le « plan national de déploiement de l’hydrogène » (ou « plan hydrogène »), afin de donner une impulsion à ce secteur dont le « fort potentiel » est perçu par les acteurs publics. Un an après, l'agence publique a réalisé de multiples [[Appel à projets|appels à projets]], dont « Écosystèmes de mobilité hydrogène », qui a permis de sélectionner des projets {{citation|sur tous les territoires}} et diversifiés, comme {{citation|la livraison du dernier kilomètre en milieu urbain, le transport collectif de personnes en bus ou en navette maritime, la location de voitures, la collecte de déchets, les flottes d'entreprises et de collectivités, ou encore l'usage de poids lourds comme véhicules de chantier}}.

Le [[Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives|CEA]], promet une nouvelle technologie d'électrolyse industrielle, baptisée [[rSOC]] avec un seul métal précieux : l'[[Indium]]<ref>{{lien web |url=https://www.placegrenet.fr/2018/04/21/fil-info-des-chercheurs-grenoblois-ont-developpe-des-nanocristaux-capteurs-de-lumiere-pour-produire-du-carburant-hydrogene/186899 |titre=Des chercheurs grenoblois optimisent la photosynthèse artificielle pour produire de l’hydrogène |date=21 avril 2018 |site=placegrenet.fr |consulté le=30-03-2019}}.</ref> (un métal utilisé dans les écrans [[Écran à cristaux liquides|LCD]]), avec de moindres températures (de {{tmp|700|°C}} à {{tmp|800|°C}}) et une moindre consommation électrique. Elle est également réversible, permettant de produire de l'hydrogène ou de restituer de l'énergie électrique telle une pile à combustible<ref>{{lien web |url=https://www.lesechos.fr/thema/0600753364485-lelectrolyse-a-haute-temperature-du-cea-portee-par-la-start-up-sylfen-2247838.php |titre=L'électrolyse à haute température du CEA portée par la start-up Sylfen |date=26 Février 2019 |auteur=Véronique Pouzard |périodique=[[Les Échos]] |consulté le=30-03-2019|brisé le = 2023-10-30}}.</ref>.

Fin 2019, [[Air liquide]] et [[Engie]] s'associent à [[Durance-Luberon-Verdon Agglomération]] (DLVA) pour produire, stocker et distribuer de l'« hydrogène vert » (dans le cadre du projet « HyGreen Provence » lancé en 2017, visant {{nb|1300 GWh}} d'électricité solaire et plusieurs milliers de tonnes par an d'hydrogène produit par électrolyse. Plusieurs dizaines de milliers de tonnes d'hydrogène renouvelable par an pourraient être produites à terme, stockable dans une [[cavité saline]] locale<ref>AFP (2019), [https://www.connaissancedesenergies.org/afp/hydrogene-vert-cooperation-entre-air-liquide-engie-et-lagglomeration-durance-luberon-verdon-191113 ''Hydrogène « vert » : coopération entre Air liquide, Engie et l'agglomération Durance, Lubéron, Verdon''], 13 novembre 2019.</ref>.

La société française [[McPhy]], qui a déjà installé {{unité|17 MW}} de capacité de production d'hydrogène par électrolyse sous pression, dont {{unité|6 MW}} chez Audi en Allemagne, annonce en {{date-|janvier 2020}} la signature du contrat d'ingénierie d'un projet de production d'hydrogène vert industriel de {{unité|20 MW}}, le plus gros projet à ce jour en Europe, implanté à Delfzijl aux Pays-Bas d'ici 2022. L'usine produira {{unité|3000 tonnes}} d'hydrogène par an par électrolyse de l'eau au moyen d'électricité éolienne et servira à la fabrication de [[bioéthanol]]. Le projet bénéficie de {{nobr|15 millions}} d'euros de subventions de l'Union européenne et d'un fonds néerlandais. Selon McPhy, la bonne échelle sera de {{unité|100 ou 200 MW}} pour atteindre un prix compétitif dans l'industrie<ref>[https://business.lesechos.fr/entrepreneurs/actu/0602619109134-mcphy-au-centre-de-la-plus-grande-unite-de-production-d-hydrogene-zero-carbone-en-europe-334498.php McPhy au centre de la plus grande unité de production d'hydrogène zéro-carbone en Europe], ''[[Les Échos]]'', 22 janvier 2020.</ref>.

La [[loi Énergie Climat]] de novembre 2019 donne un an au gouvernement pour mettre en place un mécanisme de soutien destiné à {{Citation|l’hydrogène produit à partir d’énergie renouvelable ou par électrolyse de l’eau à l’aide d’électricité bas-carbone}}. Avant 2023, la [[programmation pluriannuelle de l'énergie]] vise l’objectif de décarboner 10 % de l'hydrogène consommé dans l’industrie, ce qui exige la production de {{unité|90000 tonnes}} d'hydrogène vert. Le gouvernement lance en {{date-|janvier 2020}} un [[Appel à projets|appel à manifestation d’intérêt]], destiné à tester l'appétence des industriels pour le sujet, qui reçoit plus de {{nobr|160 projets}}. Par exemple, H2V Industry dépose en janvier les demandes de permis de construire pour deux usines de production d’hydrogène dans la zone industrielle de Port-Jérôme, en Normandie, et sur le [[grand port maritime de Dunkerque]] à partir d'électricité renouvelable ; si elles parviennent à bénéficier d’un mécanisme de soutien, leur mise en service pourrait intervenir en 2023-2024 et elles produiraient {{unité|56000 tonnes}} d’hydrogène. Les grands acteurs industriels français (Engie, EDF, Air liquide, Vinci{{etc.}}) se sont également positionnés<ref name=":0">{{Lien web|titre=L'hydrogène vert, chaînon manquant de la transition |url=https://www.alternatives-economiques.fr/lhydrogene-vert-chainon-manquant-de-transition/00093364 |périodique=[[Alternatives économiques]] |consulté le=2020-08-08}}.</ref>.

Le [[gouvernement Jean Castex]] annonce en septembre 2020 un plan beaucoup plus ambitieux que celui présenté par Nicolas Hulot en 2018, doté de {{nobr|100 millions}} d'euros : le plan 2020 prévoit de consacrer {{nobr|7,2 milliards}} d'euros d'ici 2030 à l'hydrogène vert ou bas carbone, dont {{nobr|2 milliards}} d'euros en 2021 et 2022 dans le cadre du plan de relance. Le gouvernement prévoit de subventionner la production d'hydrogène vert par le biais d'appels d'offres, sur le modèle des renouvelables, et la construction d'usines de piles à combustibles pour les véhicules à hydrogène. Des partenariats avec l'Allemagne, qui a dévoilé un plan hydrogène à {{nobr|9 milliards}} d'euros en juin, sont envisagés afin d'éviter les doublons<ref>[https://www.lesechos.fr/industrie-services/energie-environnement/plan-de-relance-la-france-change-dechelle-dans-lhydrogene-1239179 Plan de relance : la France change d'échelle dans l'hydrogène], ''[[Les Échos]]'', 3 septembre 2020.</ref>.

Ce plan hydrogène comprend un premier volet de 1,5 milliard d'euros consacré à la fabrication d'électrolyseurs, afin d'en réduire le coût en l'améliorant et en augmentant les volumes, pour une capacité de {{unité|6.5 GW}}. Le deuxième volet de près d'un milliard d'euros sera utilisé d'ici à 2023 pour développer une offre de mobilité lourde à l'hydrogène en réduisant le coût et en améliorant le rendement des piles à combustibles destinées aux trains, camions, bus et avions, via plusieurs appels à projet ({{nobr|350 millions}} d'euros pour des démonstrateurs, {{nobr|275 millions}} pour des expériences territoriales{{etc}}). Enfin, l'aide à la recherche et l'innovation sera stimulée, avec une enveloppe portée à {{nobr|650 millions}} d'ici à 2023. Bruno Le Maire espère que ce plan créera entre {{nombre|50000 et 150000 emplois}} directs et indirects<ref>[https://www.lesechos.fr/industrie-services/energie-environnement/hydrogene-la-france-detaille-a-son-plan-a-7-milliards-deuros-1240547 Hydrogène : la France détaille son plan à 7 milliards d'euros], ''[[Les Échos]]'', 8 septembre 2020.</ref>. Le gouvernement envisage une coopération avec l'Allemagne qualifiée d'« Airbus de l'électrolyse » à l'image de l'« Airbus des batteries ». La France s'est fixé l'objectif de produire {{unité|600000 tonnes}} par an d'hydrogène vert, à partir d'électricité décarbonée, d'origine renouvelable ou nucléaire. Contrairement à l'Allemagne, Paris ne subventionnera pas, en revanche, la capture du carbone issu de l'hydrogène « gris ». Bruno Le Maire espère voir « émerger une filière française de l'électrolyse » : à côté des géants comme Air liquide, les start-up sont aussi nombreuses, comme [[Lhyfe]], basée à Nantes, qui développe des sites de production d'hydrogène vert pour des industriels et des collectivités locales, ou encore [[McPhy]], producteur drômois d'électrolyseurs dont EDF est actionnaire<ref>[https://www.lesechos.fr/industrie-services/energie-environnement/hydrogene-le-gouvernement-veut-creer-un-airbus-de-lelectrolyse-1240508 Hydrogène : le gouvernement veut créer un « Airbus de l'électrolyse »], ''[[Les Échos]]'', 8 septembre 2020.</ref>.

==== En Belgique ====
Une équipe de la [[KU Leuven|KUL]] conçoit un prototype de [[cellule photoélectrochimique]] de {{unité|1,6 m2}} produisant en moyenne 250 litres de dihydrogène par jour à partir de la vapeur d'eau atmosphérique. Le dispositif convertit 15 % de l'énergie solaire en dihydrogène et en dioxygène. Cette technologie ne fait pas appel à des métaux précieux ou autres matériaux coûteux. Avec vingt panneaux, une maison bien isolée serait autonome en électricité et en chauffage pendant un an<ref>{{Lien web |langue=en |titre=KU Leuven scientists crack the code for affordable, eco-friendly hydrogen gas |url=https://nieuws.kuleuven.be/en/content/2019/belgian-scientists-crack-the-code-for-affordable-eco-friendly-hydrogen-gas |site=[[KU Leuven]] |consulté le=2019-10-31}}.</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |titre=Des chercheurs belges développent un panneau solaire qui produit de l'hydrogène |url=https://www.rtbf.be/info/societe/detail_des-chercheurs-belges-developpent-un-panneau-solaire-qui-produit-de-l-hydrogene?id=10156960 |site=[[RTBF]] Info |date=2019-03-01 |consulté le=2019-10-31}}.</ref>.

[[Colruyt Group]] (acteur belge important de la distribution) veut décarboner ses activités autant que possible. Un de ses centres logistiques est en 2018 équipé de 75 élévateurs alimentés à l'hydrogène « décarboné » et sa flotte de camion doit être convertie d'ici 2030. Avec un acteur gazier, se prépare un projet d'installation de {{unité|12 à 25 MW}} (extensible) de conversion en hydrogène de l'électricité issue de l'[[éolien en mer]], à échelle industrielle<ref>{{Lien web |titre=Groupe Colruyt: le pari de la mobilité à l'hydrogène |url=https://www.rtbf.be/info/societe/detail_groupe-colruyt-le-pari-de-la-mobilite-a-l-hydrogene?id=10040169 |site=[[RTBF]] Info |date=2018-10-08 |consulté le=2019-10-31}}.</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |titre=Colruyt et Fluxys veulent construire une usine d’hydrogène, une première en Belgique |url=https://www.lesoir.be/252211/article/2019-10-08/colruyt-et-fluxys-veulent-construire-une-usine-dhydrogene-une-premiere-en |périodique=[[Le Soir]] |date=2019-10-08 |consulté le=2019-10-31}}.</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |titre=Conduire à l’hydrogène : notre expérience |url=https://www.moniteurautomobile.be/actu-auto/environnement/conduire-hydrogene-experience-plein-danger.html |périodique=[[Le Moniteur automobile]] |consulté le=2019-10-31}}.</ref>.

==== Au Japon ====
Fin 2017, le Japon, gros importateur d'énergie, confirme vouloir devenir chef de file en tant que « [[Économie hydrogène|société hydrogène]] » avec un objectif de « parité coût » avec l’essence et le [[gaz naturel liquéfié|GNL]] pour la production électrique. Comme pour le nucléaire autrefois, l'hydrogène est présenté comme un moyen majeur de décarboner l'énergie, mais les projets pilotes donneront leurs conclusions vers 2020<ref name=ifir2018>{{en}} Monica Nagashima (Institute of Energy Economics, Japon), ''[https://www.ifri.org/sites/default/files/atoms/files/nagashima_japan_hydrogen_2018_.pdf Japan's hydrogen strategy and its economic and geopolitical implications]'' {{pdf}}, [[Institut français des relations internationales]], octobre 2018.</ref>{{,}}<ref>[https://www.connaissancedesenergies.org/la-strategie-hydrogene-du-japon-181009 « La « stratégie hydrogène » du Japon »], Connaissance des énergies, 9 octobre 2018.</ref>. En 2018, le Japon est en tête pour la mobilité hydrogène, avec près de {{nb|2500 voitures}} à pile à hydrogène en circulation et plus de cent stations hydrogène (contre 45 en Allemagne, 42 aux États-Unis<ref name="AFDC">{{Lien web |langue=en |titre=Alternative Fuels Data Center: Hydrogen Fueling Station Locations |url=https://afdc.energy.gov/fuels/hydrogen_locations.html#/find/nearest?fuel=HY |site=Alternative Fuels Data Center |éditeur=[[Département de l'Énergie des États-Unis]] |consulté le=2019-10-31}}.</ref> et une vingtaine en France au même moment)<ref name=ifir2018/>{{,}}<ref>{{lien web |url=https://www.caradisiac.com/quid-de-l-hydrogene-pour-les-vehicules-utilitaires-legers-172704.htm |titre=Quid de l’hydrogène pour les véhicules utilitaires légers ? |date=29 novembre 2018 |auteur=Benoît Le Floc'h |site=[[Caradisiac]] |consulté le=30-03-2019}}.</ref>. Le pays vise à diviser par plus de trois le coût de production avant 2030, puis de 80 % avant 2050. Entre 2013 et 2017, l'État japonais a déjà investi {{nobr|1,5 milliard}} de dollars dans la [[R&D]] et le développement de l’hydrogène<ref name=ifir2018/>.

==== En Californie ====
En {{date-|octobre 2019}}, la Californie compte {{nb|7570 voitures}} à hydrogène immatriculées<ref>{{Lien web |titre=La Californie passe le cap des 7500 voitures hydrogène en circulation |url=https://www.h2-mobile.fr/actus/californie-passe-cap-7500-voitures-hydrogene-circulation/|site=h2-mobile.fr |consulté le=2019-10-31}}.</ref> et les 42 stations publiques américaines<ref name="AFDC" />.

==== En Allemagne ====
Le [[Gouvernement fédéral (Allemagne)|gouvernement allemand]] adopte un plan ambitieux de développement de l'hydrogène « vert », doté de 9 milliards d'euros<ref>{{Lien web |langue=en |titre=German government adopts hydrogen strategy |traduction titre=Le gouvernement allemand adopte une stratégie sur l'hydrogène |url=https://www.bundesregierung.de/breg-en/issues/wasserstoffstrategie-kabinett-1758982 |site=[[Gouvernement fédéral (Allemagne)]] |date=2020-06-10}}.</ref>.

=== Moteur à hydrogène ===
{{article détaillé|Moteur à hydrogène}}

=== Fusion nucléaire : bombe H et réacteurs à fusion ===
{{article détaillé|Bombe H|Fusion nucléaire#La fusion contrôlée{{!}}Fusion contrôlée}}

== Dangers, risques et précautions ==
Le dihydrogène est un gaz classé « extrêmement [[Inflammabilité|inflammable]] ». Il est caractérisé par un domaine d’inflammabilité très large (de 4 à 75 % du volume dans l’air), provoquant une déflagration à partir d’un apport d’[[énergie d’activation]] très faible (une étincelle suffit si elle apporte une énergie de {{unité|0,02 millijoule}} (mJ) alors qu’il faut {{unité|0,29 mJ}} pour déclencher une [[explosion]] du [[méthane]]). Le dihydrogène mélangé à de l'oxygène dans les proportions [[stœchiométrie|stœchiométriques]] est un [[explosif]] puissant. Le dihydrogène dans l'air est un mélange [[Détonation|détonnant]] lorsque le rapport volumique {{H2}}/air est compris entre 13 et 65 %<ref>{{Ouvrage|éditeur=[[Ministère de l'Écologie (France)|ministère de l’Écologie, de l’Énergie, du Développement durable et Aménagement du territoire]] |titre=Accidentologie de l’hydrogène |pages=18 |url=https://www.aria.developpement-durable.gouv.fr/wp-content/files_mf/1373986645SYHydrogene2008.pdf |format=pdf |passage=4}}.</ref>

L'histoire de son utilisation dans les [[ballon dirigeable|ballons dirigeables]] est parsemée d'accidents graves, dont le plus célèbre est la [[LZ 129 Hindenburg#L'accident de Lakehurst|catastrophe du Hindenburg]]. Le [[zeppelin]] ''LS 129'', gonflé de {{unité|200000 m3}} de dihydrogène (car les États-Unis avaient déclaré envers l'Allemagne un embargo pour l'[[hélium]]) brûla le {{date-|6 mai 1937}} à son arrivée à l'aérodrome de [[Lakehurst (New Jersey)|Lakehurst]], près de [[New York]]). Trente-six personnes moururent sur le total de {{nobr|97 embarquées}}. Les médias présents divulguèrent largement les images de la catastrophe, ce qui conduisit à la désaffection du public pour les ballons. Les enquêtes sur l'origine de l'accident, facilitées par l'abondance de documents photographiques, n'incriminèrent pourtant pas une explosion du dihydrogène, mais une inflammation par contiguïté, à partir d'un incendie de l'enveloppe (causé probablement par une décharge d'électricité statique). La composition du revêtement étanche de l'enveloppe (butyrates et aluminium) aurait favorisé une violente [[Aluminothermie|réaction aluminothermique]]. L'accident aurait toutefois été beaucoup moins violent si le ballon avait été gonflé à l'hélium<ref name="L'hydrogène 2005"/>.

Le remplacement du dihydrogène par l'hélium (beaucoup plus coûteux et plus dense) ne produisit pas le regain de faveur attendu. La peur de l'hydrogène resta ; le {{Citation|syndrome Hindenburg}} a probablement injustement pénalisé la filière<ref name="L'hydrogène 2005"/>.

Le dihydrogène réagit encore plus violemment avec le [[dichlore]] pour former de l'[[acide chlorhydrique]] (HCl), même sans activation, et avec le [[difluor]] pour former de l'[[acide fluorhydrique]] (HF), composés dangereux, même aux températures où l'hydrogène est liquide et le fluor solide, cette dernière réaction étant la réaction chimique la plus [[Réaction exothermique|exothermique]] qui soit.

=== Agressivité à l'égard des matériaux ===
{{Article détaillé|Fragilisation par l'hydrogène}}
L'hydrogène corrode de nombreux systèmes d'[[alliage]]s en les fragilisant<ref name=H2degradationMateriaux2017/>. Ceci peut conduire à des défaillances catastrophiques, par exemple de [[piles à combustible]] ou de certains processus catalytiques. C'est un problème grave pour les industries qui [[production d'hydrogène|produisent]] ou utilisent de l'hydrogène. C'est encore un frein à la production, au transport, au stockage et à un large usage de ce produit<ref name="H2degradationMateriaux2017">Julie Cairney, « Atoms on the move—finding the hydrogen »', ''Science'', 17 mars 2017, {{vol.|355}}, {{n°|6330}}, {{p.|1128-1129}}, {{doi|10.1126/science.aam8616}} ([http://science.sciencemag.org/content/355/6330/1128 résumé]).</ref>.

La [[science des matériaux]] recherche des matériaux plus résistants à la [[fragilisation par l'hydrogène]], mais ce travail est rendu difficile par la difficulté de mesurer ou d'observer l'hydrogène de manière expérimentale et à l'échelle atomique<ref name=H2degradationMateriaux2017/>. Chen {{et al.}} ont observé en 2017 la répartition tridimensionnelle précise des atomes d'hydrogène dans un [[Ferrite (acier)|acier ferritique]] au moyen d'une [[sonde atomique tomographique]] {{c'est-à-dire|fondée sur le [[deutérium]]|date=juin 2022}}, le {{Quoi|transfert cryogénique|date=juin 2022}} et des [[algorithme]]s d'analyse de données<ref name="Chen_2017">{{article |langue=en | nom1 = Chen | prénom1 = Y.-S. | nom2 = Haley | prénom2 = D. | nom3 = Gerstl | prénom3 = S. S. A. | nom4 = London | prénom4 = A. J. | nom5 = Sweeney | prénom5 = F. | nom6 = Wepf | prénom6 = R. A. | nom7 = Rainforth | prénom7 = W. M. | nom8 = Bagot | prénom8 = P. A. J. | nom9 = Moody | prénom9 = M. P. | titre = Direct observation of individual hydrogen atoms at trapping sites in a ferritic steel | journal = Science | date = 17 March 2017 | volume = 355 | numéro = 6330 | pages = 1196–1199 | issn = 0036-8075 | eissn = 1095-9203 | doi = 10.1126/science.aal2418 | pmid = 28302855 }}.</ref>{{,}}<ref name=H2degradationMateriaux2017/>{{,}}<ref name="Chen_2019">{{article| nom1 = Chen | prénom1 = Yi-Sheng | nom2 = Bagot | prénom2 = Paul A.J. | nom3 = Moody | prénom3 = Michael P. | nom4 = Haley | prénom4 = Daniel | titre = Observing hydrogen in steel using cryogenic atom probe tomography: A simplified approach | journal = International Journal of Hydrogen Energy | date = December 2019 | volume = 44 | numéro = 60 | pages = 32280–32291 | issn = 0360-3199 | doi = 10.1016/j.ijhydene.2019.09.232 }}.</ref>{{,}}<ref name="Chen_2021">{{article| nom1 = Chen | prénom1 = Yi-Sheng | nom2 = Griffith | prénom2 = Matthew J. | nom3 = Cairney | prénom3 = Julie M. | titre = Cryo Atom Probe: Freezing atoms in place for 3D mapping | journal = Nano Today | date = April 2021 | volume = 37 | page = 101107 | issn = 1748-0132 | doi = 10.1016/j.nantod.2021.101107 }}.</ref>.

=== Toxicité, écotoxicité ===
Très peu d'études semblent avoir été menées à ces sujets, probablement parce que les organismes vivants ne sont pas supposés être dans la nature exposés à de l'hydrogène gazeux. En effet, ce gaz étant très léger, il se disperse rapidement vers les très hautes couches de l'atmosphère.

En matière de toxicité pour l'homme, l'hydrogène peut être absorbé dans l’organisme par inhalation. En milieu industriel ou en présence d'une fuite importante, une concentration nocive de ce gaz (sans odeur) dans l'air peut être rapidement atteinte (et former aussi un mélange explosif avec l'air, l'oxygène, les halogènes et tout oxydant puissant, surtout en présence d'un catalyseur métallique comme le nickel ou le platine)<ref name=lenntech2019/>. À concentration élevée, l'hydrogène expose à une aggravation de problèmes pulmonaires préexistant et à une anoxie, avec alors des {{Citation|symptômes tels que maux de tête, bourdonnements dans les oreilles, vertiges, somnolence, perte de conscience, nausée, vomissements et dépression de tous les sens}} et une peau pouvant prendre une teinte bleutée, avant asphyxie si l'exposition se prolonge<ref name="lenntech2019">[https://www.lenntech.com/periodic/elements/h.htm « Hydrogen - H ; Chemical properties of hydrogen - Health effects of hydrogen - Environmental effects of hydrogen »], Lenntech (consulté le 11 janvier 2019)</ref>.

L'hydrogène n'est pas à ce jour (2019) connu comme étant source de mutagénicité, d'embryotoxicité, de tératogénicité ni de toxicité pour la reproduction<ref name=lenntech2019/>.

=== Stockage fixe ou mobile ===
Les [[norme]]s de sécurité sont renforcées pour répondre aux risques posés par le passage dans les tunnels et le stationnement dans les garages ou parkings souterrains.

La réglementation mondiale sur les véhicules s’élabore sous l’égide de l'[[Organisation des Nations unies|ONU]] à partir des propositions des industriels, mais en ce qui concerne le dihydrogène, les constructeurs japonais, américains et européens ne s’accordent pas. La Commission européenne pourrait décider d’une réglementation communautaire provisoire.

En France, l’[[Institut national de l'environnement industriel et des risques|INERIS]] et le CEA travaillent avec l’Organisation internationale de normalisation ([[Organisation internationale de normalisation|ISO]]) dans un comité technique nommé {{nobr|TC 197}} sur le risque dihydrogène. Un projet européen [[Hysafe]] traite aussi de la question, où l’INERIS a critiqué le projet de règlement en suggérant une approche plus globale et systémique et non par composant pour l’homologation des [[Automobile hybride|véhicules hybrides]]. En 2015, le [[MEDDE]] a préparé une mise à jour des règlements pour les  stations-service et les flottes de véhicules fonctionnant à l'hydrogène<ref>Radisson, Laurent (2015), [http://www.actu-environnement.com/ae/news/risques-hydrogene-prevention-rapport-DGPR-ICPE-25503.php4 ''Risques hydrogène : le ministère de l'Écologie travaille sur de nouveaux textes''], sur ''actu-environnement.com'', 21 octobre 2015.</ref>.

=== Risque pour la couche d'ozone ===
Une libération massive du gaz hydrogène a fait évoquer l'hypothèse d'un risque  pour la [[couche d'ozone]]<ref>{{en}} T. Rahn, J. M. Eiler, K. A. Boering, P. O. Wennberg, M. C. McCarthy, S. Tyler, S. Schauffler, S. Donelly et E. Atlas, ''Extreme deuterium enrichment in stratospheric hydrogen and the global atmospheric budget of {{H2}}'', ''Nature'', 424, 2003, {{p.}}918-921.</ref>{{,}}<ref>{{Article |langue=en |nom1=Tromp |prénom1=T. K. |prénom2=R-L |nom2=Shia |prénom3=M. |nom3=Allen |prénom4=J. M. |nom4=Eiler |prénom5=Y. L. |nom5=Yung |titre=Potential environmental impact of a hydrogen economy on the stratosphere |périodique=Science |numéro=300 |pages=1740-1742 |année=2003 |doi=10.1126/science.1085169}}.</ref>.

=== Mesures de sûreté ===
Les points suivants sont notables :
* l'hydrogène n'est pas intrinsèquement toxique ;
* il est huit fois plus léger que le méthane. Sa molécule, très petite, lui confère un haut [[coefficient de diffusion]] dans l'air (quatre fois supérieur à celui du méthane) ; en milieu non confiné, l'hydrogène tend donc à monter, et à vite se diluer dans l'air (c'est un facteur de sécurité en plein air, et un facteur de dangerosité dans les lieux confinés) ;
* c'est l'espèce chimique la plus énergétique par unité de masse ({{unité|120 kJ/g}}) ; mais par unité de volume de gaz, l'énergie explosive théorique est {{nobr|3,5 fois}} plus faible pour l'hydrogène que pour le gaz naturel ; 
* sa limite inférieure d'inflammation est de 4 % en volume, comparable à celle du gaz naturel (5 % en volume) ; mais sa limite supérieure d'inflammation est nettement plus élevée (75 % contre 15 %) ; cela signifie qu'en cas de fuite, l'hydrogène s'enflammera beaucoup plus facilement que le gaz naturel ou les combustibles liquides ;
* l'énergie nécessaire pour l'enflammer à la [[stœchiométrie]] est également nettement plus faible (environ dix fois) que le gaz naturel ou le propane ;
* la flamme d'hydrogène, bleu pâle, est presque invisible le jour (risque pour les secours) ;
* la flamme d'hydrogène se propage environ sept fois plus vite que celle du gaz naturel et le risque de [[détonation]] (explosion avec effet de souffle très important) est aggravé par son haut [[coefficient de diffusivité]].

L'inflammabilité peut en outre être réduite en diluant le dihydrogène dans de l'hélium, même à très haute température<ref>{{Lien web|auteur1=Céline Duguey |titre=Une expérience explosive |url=https://www.espace-sciences.org/sciences-ouest/268/actualite/une-experience-explosive |site=[[Espace des sciences]] |date=septembre 2009 |consulté le=2020-04-16}}.</ref>{{,}}<ref>{{Article |langue=en |prénom1=Florent |nom1=Tonus |prénom2=Mona |nom2=Bahout |prénom3=Paul F. |nom3=Henry |prénom4=Siân E. |nom4=Dutton |titre=Use of in situneutron diffraction to monitor high-temperature, solid/H2-gas reactions |périodique=Chemical Communications |numéro=18 |date=2009-04-21 |issn=1364-548X |pmid=19532888 |doi=10.1039/B822419F |lire en ligne=https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2009/cc/b822419f |consulté le=2020-04-16 |pages=2556–2558}}.</ref>.

=== Référence ONU pour le [[transport de matières dangereuses]] ===
* Nom (français) : Hydrogène comprimé
** Classe : 2
** numéro : 1049
* Nom (français) : Hydrogène liquide réfrigéré
** Classe : 2
** numéro : 1966
* Nom (français) : Hydrogène dans un dispositif de stockage à hydrure métallique
** Classe : 2
** numéro : 3468

== Notes et références ==
{{Références}}

== Voir aussi ==
{{Autres projets
|commons=Dihydrogen
|wiktionary=dihydrogène}}

=== Bibliographie ===
* Camille Yver, ''Quantifier l'utilisation du dihydrogène par les sols : de l'échelle locale à l'échelle globale'', 2011, {{doi|10.4267/2042/47372}} ([http://hdl.handle.net/2042/47372 résumé] — Prix Prud'homme 2011.
* Stephen Boucher, Thierry Alleau (préface), ''La Révolution de l'hydrogène. Vers une énergie propre et performante ?'', Paris, Éd. du Felin, 2006, 160{{nb p.}} {{ISBN|2-86645-616-5}}.
* {{Ouvrage|prénom1=Alain |nom1=Prinzhofer |prénom2= Éric |nom2=Deville |titre=Hydrogène naturel - La prochaine révolution énergétique ? |éditeur= Belin |année= 2015 |ISBN=978-27011-83848}}.

=== Articles connexes ===
* [[Hydrogène]]
* [[Biogaz]]
* [[Deutérure d'hydrogène]]
* [[Dideutérium]]
* [[Conversion d'électricité en gaz]]
* [[Vecteur énergétique]]

=== Liens externes ===
* [http://www.afh2.org/f/index.php?c=9 Association française de l'hydrogène]
* [http://www.alphea.com/ Réseau européen/Pôle de compétence]
* [https://www.h2-developpement.fr/ « H2 Sciences et Techniques »]
* CEA Technologies, [http://www.cea.fr/technologies/l_hydrogene_les_nouvelles_technologies_de_l_ene L'hydrogène, les nouvelles technologies de l'énergie], ''Clefs CEA'' {{numéro}}50-51), 23 mars 2005
* [http://www.cea.fr/jeunes/themes/les_nouvelles_energies/l_hydrogene L'hydrogène vu par le CEA]
* [http://www.ineris.fr/index.php?module=doc&action=getFile&id=2512 INERIS : retour d'expérience lié aux difficultés de stockage]
* [http://www.societechimiquedefrance.fr/extras/Donnees/mine/hyd/texhyd.htm L'hydrogène vu par la Société française de chimie]
* [http://www.alternative-hydrogene.fr Tout sur l'Alternative Hydrogène, avec une revue de presse, des liens internet et des vidéos]

{{Palette|Éléments diatomiques}}

{{Portail|chimie|énergie}}

[[Catégorie:Gaz inorganique]]
[[Catégorie:Hydrogène]]
[[Catégorie:Espèce chimique détectée dans le milieu interstellaire ou circumstellaire]]
[[Catégorie:Vecteur énergétique]]
[[Catégorie:Gaz à l'état de traces]]