L'hydrogène est utilisé depuis longtemps comme source d'énergie. Traditionnellement, il est utilisé comme composant du carburant des fusées et dans les turbines à gaz pour produire de l'électricité, ou brûlé pour faire fonctionner les moteurs à combustion pour la production d'énergie. Dans l'industrie du pétrole et du gaz, les raffineries utilisent l'hydrogène excédentaire généré par le reformage catalytique du naphta comme combustible pour d'autres procédés unitaires. En outre, de l'hydrogène est également généré comme sous-produit : dans l'industrie chimique, par exemple, l'industrie du chlore et de la soude produit de l'hydrogène comme sous-produit de la production de chlore et les usines pétrochimiques rejettent de l'hydrogène comme sous-produit de leur production d'oléfines.
L'hydrogène est couramment utilisé comme matière première pour produire de l'ammoniac et du méthanol pour des applications agricoles, minières et marines. L'hydrogène gazeux pur est également utilisé comme agent réducteur pour les hauts fourneaux des aciéries, dans le cadre de l'effort de l'industrie pour réduire les émissions deCO2.
Bien que l'hydrogène et l'énergie aient une histoire commune, et que la pile à combustible à hydrogène (où l'hydrogène et l'oxygène sont mélangés en présence d'un électrolyte pour produire de l'électricité et de l'eau comme sous-produits) ait été inventée il y a près de 200 ans, voir le schéma ci-dessous d'une pile à combustible à hydrogène. L'utilisation de l'hydrogène comme carburant de choix pour les véhicules et l'approvisionnement en gaz domestique dans les environnements de consommation est relativement récente. L'hydrogène brûle proprement lorsqu'il est mélangé à l'oxygène, et est considéré comme un carburant vert de substitution dans les transports, la navigation et le chauffage (domestique et industriel).
Procédés typiques et problèmes de détection de gaz associés
L'hydrogène a une large plage d'inflammabilité (4 % à 74 % en volume dans l'air), de sorte que même de petites quantités deH2 peuvent provoquer des explosions lorsqu'elles sont mélangées à l'air atmosphérique. Une simple étincelle d'électricité statique produite par le doigt d'une personne suffit à déclencher une explosion en présence d'hydrogène, et dans de nombreux endroits où l'hydrogène est utilisé, l'inflammation par étincelle des composants électriques ou des activités de maintenance constitue un risque permanent.
L'hydrogène n'est pas toxique, mais dans les environnements intérieurs comme les salles de stockage des batteries, l'hydrogène peut s'accumuler et provoquer une asphyxie en déplaçant l'oxygène. Dans les piles à combustible, l'hydrogène est susceptible de fuir les joints présents au niveau des raccords de processus près des cylindres de stockage d'H2 .
Une autre préoccupation concernant l'inflammabilité et la détection de l'hydrogène est que les flammes d'hydrogène sont de couleur bleu pâle et presque invisibles à l'œil humain. Les flammes d'hydrogène émettent également une faible chaleur rayonnante, de sorte que les gens peuvent ne pas ressentir cette chaleur jusqu'à ce qu'ils soient très proches de la flamme. Les détecteurs de flammes sont donc utilisés en complément des détecteurs de gaz ponctuels, car ils couvrent une large zone. Les flammes d'hydrogène peuvent être détectées à l'aide de détecteurs infrarouges multi-spectres.
En résumé, la détection des gaz représente la première ligne de défense contre les fuites d'hydrogène. Des mesures doivent être prises pour empêcher la libération d'hydrogène avant qu'une flamme ou une explosion ne se produise. Les détecteurs de flamme sont utilisés comme surveillance du périmètre pour s'assurer que toute flamme d'hydrogène est détectée et que des signaux d'alerte/alarme appropriés sont émis pour sensibiliser les opérateurs.
Actuellement, la norme ISO 22734-1:2019, générateurs d'hydrogène utilisant l'électrolyse de l'eau, est disponible pour les générateurs d'hydrogène qui utilisent l'électrolyse de l'eau pour produire de l'hydrogène et de l'oxygène gazeux. Cette norme ISO précise qu'un système de détection de gaz d'hydrogène qui déclenche la ventilation à 0,4 %v/v (100 %LEL) d'hydrogène doit être installé à proximité du générateur d'hydrogène. Par conséquent, un détecteur de gaz doit idéalement être doté d'une sortie relais pour déclencher un système de ventilation lorsque le niveau d'hydrogène dépasse 0,4 % v/v dans l'air. La norme ISO précise également que les détecteurs de gaz doivent être installés à des emplacements optimaux, c'est-à-dire ceux qui permettent la détection la plus précoce possible de l'hydrogène gazeux.
