Définition et utilisations de l'eau gazeuse

L'eau gazeuse est un combustible de combustion contenant du monoxyde de carbone (CO) et de l'hydrogène gazeux (H₂). L'eau est produite en faisant passer de la vapeur sur des hydrocarbures chauffés. La réaction entre la vapeur et les hydrocarbures produit du gaz de synthèse. La réaction de décalage eau-gaz peut être utilisée pour réduire les niveaux de dioxyde de carbone et enrichir la teneur en hydrogène, produisant de l'eau gazeuse. La réaction de décalage eau-gaz est:

CO + H₂O → CO₂ + H₂

Histoire

La réaction de déplacement eau-gaz a été décrite pour la première fois en 1780 par le physicien italien Felice Fontana. En 1828, de l'eau gazeuse était produite en Angleterre en soufflant de la vapeur sur du coke chauffé à blanc. En 1873, Thaddeus S.C. Lowe a breveté un procédé utilisant la réaction de décalage eau-gaz pour enrichir le gaz en hydrogène. Dans le procédé de Lowe, de la vapeur sous pression a été projetée sur du charbon chaud, la chaleur étant maintenue à l'aide de cheminées. Le gaz résultant a été refroidi et lavé avant utilisation. Le procédé de Lowe a conduit à l'essor de l'industrie de fabrication de gaz et au développement de procédés similaires pour d'autres gaz, tels que le procédé Haber-Bosch pour synthétiser l'ammoniac. À mesure que l'ammoniac est devenu disponible, l'industrie de la réfrigération a augmenté. Lowe détenait des brevets pour des machines à glace et des appareils fonctionnant à l'hydrogène gazeux.

Production

Le principe de la production d'eau gazeuse est simple. La vapeur est forcée sur le carburant à base de carbone chauffé au rouge ou chauffé à blanc, produisant la réaction suivante:

H₂O + C → H₂ + CO (ΔH = +131 kJ / mol)

Cette réaction est endothermique (absorbe la chaleur), il faut donc ajouter de la chaleur pour la maintenir. Il y a deux façons de procéder. L'une consiste à alterner entre la vapeur et l'air pour provoquer la combustion de certains carbones (un processus exothermique):

O₂ + C → CO₂ (ΔH = −393,5 kJ / mol)

L'autre méthode consiste à utiliser de l'oxygène gazeux plutôt que de l'air, ce qui donne du monoxyde de carbone plutôt que du dioxyde de carbone:

O₂ + 2 C → 2 CO (ΔH = −221 kJ / mol)

Différentes formes de gaz d'eau

Il existe différents types de gaz à eau. La composition du gaz résultant dépend du procédé utilisé pour le fabriquer:

• Gaz de réaction de changement de gaz de l'eau: C'est le nom donné à l'eau gazeuse produite par la réaction de décalage eau-gaz pour obtenir de l'hydrogène pur (ou au moins de l'hydrogène enrichi). Le monoxyde de carbone de la réaction initiale est mis à réagir avec de l'eau pour éliminer le dioxyde de carbone, ne laissant que l'hydrogène gazeux.
• Gaz semi-eau: Le gaz semi-eau est un mélange de gaz d'eau et de gaz producteur. Le gaz producteur est le nom du gaz combustible dérivé du charbon ou du coke, par opposition au gaz naturel. Le gaz semi-eau est produit en collectant le gaz produit lorsque la vapeur est alternée avec de l'air pour brûler le coke afin de maintenir une température suffisamment élevée pour soutenir la réaction de l'eau gazeuse.
• Gaz à eau carburé: Le gaz d'eau carburé est produit pour augmenter la valeur énergétique du gaz d'eau, qui est généralement inférieure à celle du gaz de houille. Le gaz d'eau est carburé en le faisant passer à travers une cornue chauffée qui a été aspergée d'huile.

Utilisations de l'eau gaz

Gaz à eau utilisé dans la synthèse de certains procédés industriels:

• Pour éliminer le dioxyde de carbone des piles à combustible.
• A réagi avec le gaz producteur pour produire du gaz combustible.
• Il est utilisé dans le processus Fischer-Tropsch.
• Il est utilisé pour obtenir de l'hydrogène pur pour synthétiser l'ammoniac.