HO

Ca2(^ O +Zn + ZnO = 2CaO + 2ZnO + 2H.

L’hydrogène pur se dégage, et il ne reste plus que de la chaux et de l’oxyde de zinc.

La seconde phase étant relativement plus lente, on préfère en pratique , pour une préparation rapide , arrêter l’opération avant la décomposition complète, malgré que l’on perde ainsi un peu d’hydrogène.

Le mélange de zinc en poudre et de la matière hydratée est enfermé dans des cartouches soudées, que l’on introduit dans un appareil composé de 20 tubes placés dans un four. Le tout, monté sur roues, assure en 6 heures le gonflement d’un ballon de 600 m^.

c) Décomposition de Teau par un métal alcalin. — En projetant des fragments de métal alcalin dans de l’eau froide, il se dégage immédiatement de l’hydrogène.

Si l’on s’adresse au sodium pour cette préparation, ce métal, étant plus léger que l’eau, flotte à la surface et s’enflamme spontanément, avec déflagration, au contact de l’air, rendant l’opération dangereuse.

Le calcium , au contraire , est plus lourd que l’eau , ce qui permet d’éviter l’inconvénient ci-dessus. Mais, malgré les grands progrès réalisés dans la fabrication des métaux alcalins au four électrique, ces métaux, le calcium surtout, sont d’un prix très élevé, qui rend leur emploi inabordable pour des usages pratiques et industriels. Il suffirait de 2 k. de calcium pour produire I m^ d’hydrogène.

d) Décomposition de l’eau par Taluminium et la soude caustique (Renard). — Les mêmes raisons, — le prix élevé du métal, — ont pendant longtemps fait négliger aussi un autre réactif, Taluminium, qui, en présence de la soude caustique, détermine également la décomposition de Teau.

Toutefois ce procédé, qui avait été signalé en i885 par le colonel Renard, a fait récemment l’objet de nouvelles expériences qui montrent qu’on en peut tirer un utile parti, surtout lorsque les considérations du prix de revient n’entrent pas en jeu, comme il arrive dans certaines applications militaires.

Il a été utilisé par l’armée russe, dans la guerre contre le Japon.

La réaction

4A1 -f 6NaOH = 6Na + 2A12Q3 + 6H

montre que, pour obtenir i m^ d’hydrogène, il faut I k. d’aluminium et environ i,6 k. d’hydrate de soude, en présence de 6,5 k. d’eau; le lavage exige en outre 5o litres d’eau environ.

Les réactifs à transporter ne pèsent donc que 2,6 k. par mètre cube de gaz ; mais la dépense atteint 3 fr. 5o à 3 fr. 75.

En Allemagne, on utilise encore cette méthode, sous le nom de procédé hydric, pour gonfler les petits ballons de la télégraphie sans fil, où le prix est de peu d’importance. L’appareil ne pèse que iBy k. pour la production de 10 m^ en une heure.

é) Aluminium et sel de mercure. — L’emploi de l’aluminium et de la soude présente certains incon-

vénients, qui ont fait chercher à remplacer la soude par une autre substance excitatrice.

Précisément, M. Ch.-Ed. Guillaume a montré, il y a quelques années, quhm sel de mercure jouerait utilement ce rôle, et le D’’ Helbig prenait, le 7 mai 1902, à Rome, un brevet pour la réalisation industrielle de cette expérience de laboratoire.

Enfin M. Maurigheau - Beaupré , qui d’ailleurs ne connaissait pas les travaux du D"" Helbig, s’est attaqué au même problème , en faisant intervenir en outre l’action catalytique de traces de cyanure de potassium.

/) Procédés au silicium. — Tandis que les méthodes précédentes ne sont pas entrées dans le domaine de la pratique, les applications militaires font un utile emploi, en campagne, de procédés dont le silicium forme la base.

Expérimenté par le colonel Ch. Renard, réalisé pratiquement par Schückert, en Allemagne, et par G. Joubert, en France, le procédé a été grandement amélioré par le capitaine du génie Lelarge, du laboratoire de Chalais, qui a créé tout un matériel d’usine fixe et d’usine roulante.

On sait que le silicium décompose les lessives alcalines.

La maison Schückert emploie une lessive sodique étendue, chauffée par la vapeur, et du silicium métallique, simplement aggloméré par de la chaux. Les appareils sont construits pour produire de 5o à 120 m^ d’hydrogène à l’heure, d’après la formule :

Si -f Ga(OH2) + Na2(OH)2 = Si03Na2Ga0 + 2H2

Toutefois le silicium pur est coûteux, et M. G; Jou-

bert a réalisé un progrès important en lui substituant du ferro-silicium à 8o ou 90 0/0, dont le prix est abordable. La matière excitatrice est encore une lessive de soude, mais concentrée, et la réaction^s’ opère sans apport de chaleur extérieure. Le poids des réactifs ne dépasse pas 2 k. par m^ d’hydrogène. Il faut 5 à 6 litres d’eau.

La réaction peut d’ailleurs se produire à sec en employant un mélange auquel M. Joubert a donné le nom à'hydrogénite , et qui comprend les corps pulvérisés. Ce mélange est très stable à froid, mais il réagit à chaud : il suffit de l’enflammer sur un point en approchant une allumette.

Pratiquement, la matière est de la chaleur sodée, et il en faut 3 k. par mètre cube.

On a donné à cette méthode le nom de procédé au silicol.

Le capitaine Lelarge a construit deux types d’appareils, l’un constituant une usine fixe capable de fournir I 5oo m^ de gaz à l’heure , et l’autre constituant une usine demi-fixe donnant 4 00 m^. Pour toutes les deux, d’ailleurs, le système général est le même, et l’organe nouveau, dû au capitaine Lelarge, qui permet cette production rapide, est un laveur -épurateur de grande efficacité sous un très petit volume , qui permet de refroidir le gaz de iii'' à 18 ou 20"". L’eau qui est entrée à 12^^ en ressort à go"".

Vusine sur roues des parcs de campagne comprend deux voitures pesant, l’une 2700 k., et l’autre 3 000 k. Elle permet de fabriquer 4oo m*^ de gaz à l’heure.

§ 8. — Emmagasinement de t hydrogène par absorption dans une substance appropriée.

a) Procédé à la gazéine (Renard, i88o-85). — Le problème qui consiste à trouver une substance susceptible de donner naissance à de l’hydrogène, par sa

Zkxoeu^

seule action sur l’eau ou par simple chauffage, a fait l’objet de recherches extrêmement laborieuses de la part du colonel Renard, et c’est ainsi que, de 1880 à i885, les aérostiers français ont été dotés d’un réactif solide auquel le colonel Renard, son inventeur, a donné le nom de gazéine et qui, sous un faible poids, permet de fabriquer de l’hydrogène : il suffit de 3 k. de gazéine pour produire i m^ de gaz. Malheureusement la préparation même de cette substance est délicate et difficile, dangereuse même.

Elle comporte le chauffage à haute température

Jïojly- Fig. 102.

Fig. 103.

Générateur Renard à gazéine.

d*un mélange de glycérine et de soude caustique. Les produits qui prennent naissance varient avec la tempé-

rature de la réaction.

Glycérine.

Soude.

Acétate de soude.

Formiate de soude.

( G<H3NaO^ + C^HNaOi ~ ( + 2HO 4- 4H.

= 3C2NaO‘i

+ IIH.

cü

^ eNaOCo^

Comme on le voit, à 400^" la glycérine est capable de réagir sur une grande quantité de soude, et tout l’hydrogène de ces deux éléments est mis en liberté.

On peut préparer la gazéine au moment de son emploi. Toutefois, en raison même des dangers de cette préparation, il est préférable d’établir une usine fixe et donnant l’hydrogène d’une façon continue.

On dispose alors, côte à côte, deux générateurs contenant de la glycérine. A la partie supérieure de chacun de ces générateurs, un récipient spécial est chargé de soude qui, en fondant, s’égoutte par des trous et tombe dans la glycérine. Il se produit alors un gonflement tumultueux, et l’on aurait à craindre des explosions; pour éviter leurs effets dangereux, le couvercle est simplement posé dans un joint au mercure.

Il se dépose en même temps, sur les parois, du charbon pulvérulent et pyrophorique, susceptible également de combustion spontanée, ce qui constitue une nouvelle chance d’accidents.

L’hydrogène s’échappe par un conduit spécial et traverse un laveur, qui débarrasse le gaz de ses impuretés.

Pour fabriquer l’hydrogène sur place, en campagne, et pour éviter les dangers que provoque la réaction primaire de la soude et de la glycérine, le colonel Renard avait modifié le mode opératoire ; on commençait par préparer la gazéine au laboratoire, sous la forme d’une pâte formée de ces deux éléments et renfermée dans une cartouche cylindrique de o“,3o de longueur et de o“,o5 de diamètre. La gazéine ainsi préparée était, pour la production de l’hydrogène, introduite au moyen de coupelles de 2 mètres de longueur dans des cornues en fer disposées au nombre de dix au milieu d’un fourneau au coke. Tout cet appareil était monté sur roues et constituait une voiture facile à traîner à la suite des troupes.

Ce procédé fut appliqué avec succès aux manœuvres françaises de 1880 à i883.

b) Procédé au salin (Renard) . — Malgré la commodité du procédé à la gazéine, les dangers que nous venons de signaler dans la préparation des cartouches, — dangers qui cependant seraient atténués dans une fabrication régulière et industrielle, et qui ne dépassent pas ceux que l’on rencontre communément dans les usines d’explosifs, — ont fait renoncer à l’emploi de cette substance. Il était utile cependant d’avoir un mode de préparation de l’hydrogène facile à mettre en œuvre, même dans les pays lointains et dépourvus de routes, où l’on ne peut pas par conséquent traîner un lourd matériel.

C’est pour satisfaire à ces exigences que le colonel Renard a imaginé le procédé dit du salin, qui fut appliqué, en 1884. pendant l’expédition du Tonkin.

Le salin est un sulfate acide de soude. On le fait agir sur du zinc. L’action réciproque de ces deux corps, en présence de Teau à froid, détermine la décomposition de cette eau. Un laveur débarrasse le gaz produit des traces d’acide sulfurique entraînées.

c) Hydrure de calcium. — Par analogie avec la fabrication de l’acétylène, qui se forme lorsqu’on projette du carbure de calcium dans l’eau, M. Moissan a découvert un corps jouant le même rôle à l’égard de l’hydrogène. Ce corps est un hydrure de calcium , c’est-à-dire une combinaison d’hydrogène et de calcium ^ .

Le procédé indiqué par Moissan pour préparer l’hydrure de calcium consiste à faire agir au rouge sombre de l’hydrogène pur et sec sur du calcium précédemment obtenu, soit :

i"" Par l’action du sodium sur l’iodure de calcium;

2*^ Par l’électrolyse de l’iodure de calcium ;

S"" Par l’action du magnésium sur l’iodure de calcium ; xé^uction de la chaux au four électrique par le charbon.

Le calcium obtenu par ces méthodes est impur et doit être purifié au moyen de l’alcool absolu.

Plus récemment, M. Guntz, professeur à la Faculté de Nancy, a indiqué un mode de préparation de l’bydrure de baryum qui peut également s’appliquer à celle de l’hydrure de calcium^. Ce savant électrolyse un bain de mercure en prenant comme anode une solution saturée de chlorure de baryum, ou bien en faisant

^ Moissan , p. 311.

2 Guntz, p. 1.

agir sur ramalgame de sodium une solulioii saturée de chlorure de baryum. De toute façon, on obtient un amalgame de baryum , et l’on enlève ensuite le mercure, — en presque totalité, — par distillation dans le vide. On fait arriver l’hydrogène lorsque le baryum ne renferme plus que 3 à 4 centièmes de mercure.

Ce procédé pourrait s’appliquer également à la fabrication industrielle de l’hydrure de calcium.

Quand l’hydrure de calcium est chimiquement pur, il se présente sous la forme d’une matière blanche; fondue, cristalline, dissociable à 6oo“ dans le vide et sans dissolvant connu . Sa densité est de i ,7 . Traitée par l’eau, cette substance laisse dégager de l’hydrogène, à raison de ii43 litres par kilogr. de matière. La réaction est la suivante :

GaI12(hydriire) + 2H20 =: Ca(OII)2 -f 2H2. -

Le produit industriel se présente sous forme de morceaux irréguliers. Il titre 90 0/0 d’hydrure pur, le reste étant constitué par de l’oxyde et de Tazoture. Le rendement est ainsi d’environ 85o à 1000 litres d’hydrogène pour i k. de substance.

Depuis quelque temps , M. Georges Jaubert prépai'e industriellement de l’hydrure de calcium, auc[uel il a donné le nom à' hydrolithe .

Le procédé Jaubert consiste à faire passer un courant d’hydrogène sur du calcium métallique dans des cornues horizontales chauffées à une haute température. Le calcium lui- même est préparé par l’électrolyse du chlorure de calcium fondu. L’énergie électrique nécessaire pour préparer 100 k. de calcium métallique par 24 heures est d’environ 4o volts et 7600 ampères, soit

La Technique du Ballon. 2* édit. 1 3

un courant de 3oo LiloAvalts pendant 24 heures. Le calcium métallique industriel, de densité i,85, se présente en barres cylindriques pesant quelques kilogrammes. 11 fond à 760'', et sa surface est attaquée par l’air, ce qui oblige à prendre quelques précautions pour sa conservation.

Dans la décomposition de l’eau par l’hydrure de calcium, l’hydrogène produit est généralement d’une grande pureté. Néanmoins, il contient parfois une certaine quantité de gaz ammoniac ; cet alcali détériorant rapidement les vernis et les étoiles, il est bon, si l’on constate sa présence, d’épurer le gaz avec soin.

Le seul défaut de l’hvdrure dans l’état actuel de sa fabrication industrielle, c’est de coûter cher. Son prix de revient est de 5 à 6 francs le kilogramme, donnant I mètre cube de gaz. Ce prix élevé n’a rien d’étonnant si l’on envisage qu’il a fallu passer séparément par la préparation préalable du calcium métallique et de l’hydrogène, avant d’associer ces deux éléments. L’hydrure n’est donc, en définitive, qu’un véhicule permettant un transport facile sous un volume et un poids restreints.

Il convient par conséquent de comparer le prix de l’hydrogène qui en provient, non pas à celui de l’hydrogène libre, obtenu par les procédés chimiques, mais au gaz comprimé à 120 ou i5o atmosphères, dans les réservoirs d’acier pour le transport. ]^a diiférence est encore assez grande; mais il ne faut pas oublier en outre que ces réservoirs pèsent environ 9 k. par mètre cube emmagasiné, tandis que l’hydrure ne pèse que 1 k. Dans maintes circonstances, la diiférence des prix initiaux serait largement compensée par la dépense de

FABRICATION DE LTIYDROGÈNE

transport à pied d’œuvre, auquel il convient d’ajouter l’amortissement du prix des réservoirs et les frais de

retour à l’usine.

I § 9. — T railemeni des hydrocarbures

par les grands froids.

Lorsque l’on refroidit suffisamment un mélange d’hydrocarbure et d’autres gaz (oxyde de carbone, azote...) avec de l’hydrogène, les diflérents composants du mélange se liquéfient bien avant ce dernier gaz, dont le point de liquéfaction, à la pression atmosphérique, n’est atteint que pour une température de igo*" centigrades en dessous de zéro. On peut donc ainsi recueillir de l’hydrogène pur et sec. Si l’on opère, par exemple, sur du gaz d’éclairage commun, l’hydrogène n’étant pas éclairant, ce qui reste après l’opération possède à peu près le même pouvoir éclairant que le gaz primitif et peut par conséquent être utilisé. On peut donc considérer que la matière première ne coûte rien, et que le. prix de revient de l’hydrogène est la seule dépense de main-d’œuvre et d’énergie. Or on estime qu’un cheval vapeur permet d’obtenir i litre d’air liquide par heure, -et qu’il faut traiter 2 m^ de gaz d’éclairage pour obtenir I m^ d’hydrogène.

Nous renvoyons pour le mode opératoire aux travaux de MM. d’Arsonval et Georges Claude.

Comme M. Yan den Borren l’a proposé, on peut d’ailleurs appliquer le même procédé, non plus au gaz d’éclairage, mais au gaz à l’eau.

En raison du bon marché de cette préparation, on

pourrait arrivera abaisser notablement le prix de revient de l’hydrogène.

11 suffit de 1 k. de charbon (anthracite ou coke) pour obtenir i m‘^ d’hydrogène, en mélange avec d’autres gaz (oxyde de carbone, acide carbonique, carbure, etc.), ce qui mettrait le mètre cube d’hydrogène à o,o35 environ. En traitant la vapeur d’eau par l’hydrocarbure , on abaisserait encore ce prix de revient , étant donné que i k. d’hydrocarbure pourrait pratiquement produire 3 m‘^ d’hydrogène à épurer.

L’épuration ne saurait être évaluée d’une manière précise, en l’état de la question. On peut cependant établir les prévisions suivantes h