Réaction du gaz à l'eau

La réaction du gaz à l'eau, ou réaction de Dussan, est une réaction chimique convertissant un mélange de monoxyde de carbone CO et de vapeur d'eau H 2 O en un mélange de dioxyde de carbone CO 2 et d'hydrogène H 2 ...



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Procédé chimique - Production d'hydrogène - Réaction chimique - Chimie générale

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La réaction du gaz à l'eau, ou réaction de Dussan, est une réaction chimique convertissant un mélange de monoxyde de carbone CO et de vapeur d'eau H2O en un mélange de dioxyde de carbone CO2 et d'hydrogène H2 :

CO + H2O → CO2 + H2.

La réaction est un peu exothermique, libérant 42 kJ/mol[1].

C'est une réaction industrielle importante, allant fréquemment de paire avec le reconstituage du méthane ou d'autres hydrocarbures[1], et représente un procédé essentiel dans la production d'hydrogène particulièrement pur pour la synthèse de l'ammoniac par le procédé Haber-Bosch.

La réaction du gaz à l'eau a été découverte à la fin du XVIIIe siècle par le physicien italien Felice Fontana, exactement en 1780.

Applications potentielles

Cette réaction a été proposée pour éliminer le CO des piles à combustible.

La «réaction du gaz à l'eau inverse» (connue en anglais comme «reverse water gas shift reaction», ou RWGSR) a, quant à elle , été proposée comme solution pour produire l'oxygène du projet Mars Direct, un programme ambitieux conçu au départ par la NASA dans les années 1990 pour étudier la faisabilité et fixer les bases d'une mission habitée prolongée sur Mars, en développant surtout les technologies dites «ISRU » (utilisation des ressources locales).

Conditions opératoires

La réaction du gaz à l'eau est particulièrement sensible aux variations de température, l'élévation de celle-ci ayant tendance à l'inhiber en vertu du principe de Lechâtelier : l'équilibre de cette réaction lors de la combustion d'un mélange d'air et d'hydrocarbures riche en carburant permet d'évaluer la concentration des constituants des gaz de combustion.

Le procédé comporte fréquemment deux étapes[2] :

  • Étape haute température (environ 350 °C) avec catalyseur oxyde de fer II, III Fe3O4 et oxyde de chrome III Cr2O3.
  • Étape basse température (environ 190 à 210 °C) avec catalyseur cuivre sur oxyde de zinc ZnO mélangé à de l'alumine Al2O3[3].

Références

  1. HFCIT Hydrogen Production : Natural Gas Reconstituing, 2006-11-08
  2. Étapes de la réaction du gaz à l'eau
  3. N. Schumacher et al. , «Trends in low-temperature water–gas shift reactivity on transition metals», dans Journal of Catalysis, vol.  229, 2005, p.  265-275 

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