hydrogène grand oral

« Le Petit Oral de Sciences … 3 déclinaisons Thème : « L’hydrogène » DESCRIPTIF DU SUJET DESTINÉ AU PROFESSEUR Objectif(s) généraux de formation ë Aborder avec les élèves des sujets scientifiques (parfois d’actualités) afin d’acquérir (ou renforcer) une culture scientifique solide et gage d’objectivité dans leurs choix futurs de citoyens. ë Développer les capacités et compétences liées principalement : ± À l’analyse de ressources scientifiques diverses et variées. ± À la préparation et la réalisation d’une présentation orale structurée (Grand Oral) ± Au travail de groupe. Type d’activités Description succincte ë Analyse et synthèse de ressources diverses (Articles, vidéos, images). ë Préparation puis réalisation d’une présentation orale (Individuellement ou en groupes). ë Évaluation d’une présentation orale par les élèves. 1ère proposition d’organisation : Travail individuel ë Un élève volontaire se voit remettre un « dossier » contenant différentes ressources (plusieurs documents : écrits, liens de vidéos, images … pas forcément tous pertinents) sur un sujet scientifique qu’il ne choisit pas (en lien avec sa spécialité). ë Il dispose alors de plusieurs jours pour préparer une présentation orale sur le sujet proposé.

Selon l’avancement de l’année et donc de l’acquisition des compétences visées on pourra moduler le cadre de la présentation : Une question possible sur le sujet est donnée ou non, une durée de présentation allant de 1 à 5 minutes, avec ou sans notes, devant le public ou à sa place … ë Lors de la séance de passage l’élève réalise sa présentation orale tandis que plusieurs petits groupes d’élèves sont assignés à l’évaluation d’une « brique » de la grille d’évaluation proposée par Eduscol (en annexe).

À la suite de la présentation, chaque groupe évaluateur désigne un rapporteur qui propose un avis sur le degré de maîtrise des compétences évaluées. ë La classe propose ensuite un bilan des points forts et fragiles assortis de quelques conseils. 2nde proposition d’organisation : Travail individuel comparé ë On propose à 2 élèves de traiter un même sujet. ë Même organisation que précédemment sur les délais, sur les exigences et l’évaluation MAIS dans ce cas-là les deux élèves passent à la suite l’un de l’autre (le second peut préférer ne pas assister à la présentation afin de ne pas être influencé).

L’idée forte est de discuter ensuite des différents choix effectués par les deux élèves et d’étudier la pertinence et l’efficacité de chacun. Remarque : lors de ce choix d’organisation il est conseillé de ne pas donner de propositions de questions aux élèves afin d’examiner les choix qu’ils auront fait. ë Même organisation sur l’évaluation. 3ème proposition d’organisation : Travail de groupe ë On propose à un groupe d’élève de travailler ensemble sur un sujet, sur un temps de cours. ë Chaque membre du groupe doit analyser les différentes ressources puis discuter/débattre/écouter/argumenter/proposer/convaincre ses camarades … afin qu’un consensus se fasse sur les choix à faire pour préparer une présentation orale efficace.

Comme précédemment on peut moduler le niveau d’exigence en donnant ou non une question possible … ë L’un des membres du groupe est désigné pour réaliser la présentation orale. ë Même organisation sur l’évaluation. Compétences travaillées Mise en œuvre Sources Toutes les compétences caractéristiques de la démarche scientifique sont travaillées (S’approprier, Analyser / Raisonner, Réaliser, Valider, Communiquer) ainsi que celles associées à l’oral (Qualités orales, mise à portée du discours, construction de l’argumentation, prise de parole en continu) Dès que possible, en alternance avec des Fast FlashBack (cf fiche activité) de façon à ce que chaque élève bénéficie d’un temps de passage sur l’exercice qu’il préfère (Présentation d’un sujet inconnu ou présentation d’une notion vue en cours / d’un TP). https://lejournal.cnrs.fr/articles/lhydrogene-tiendra-t-il-ses-promesses Electrolyse de l’eau et pile à combustible, CEA : https://www.youtube.com/watch?v=AFZZoMc8PjU Auteur(s) Mercier Sylvain - LPO Thérèse Planiol – Loches Les documents mis à disposition :  Un dossier avec les consignes et ressources sur la thématique « L’Hydrogène ».  Une fiche d’évaluation des capacités liées à l’oral.  Une fiche méthode sur le travail de groupe. Dossier : « L’Hydrogène»  Consignes de travail Organisation retenue Durée retenue Présentation La « Question »  Travail individuel  Travail individuel comparé  1 min  3 min  Avec notes  À trouver  5 min  Sans notes  Proposée  5+10 min  Travail de groupe Descriptif de l’organisation Vous disposez d’un porte documents contenant plusieurs ressources.

Ces ressources vous permettent d’élaborer une présentation orale portant sur une question en rapport avec le sujet proposé.

Cette présentation sera réalisée puis commentée en classe. Votre groupe dispose d’un porte documents contenant plusieurs ressources.

Vous devez élaborer collectivement une présentation orale, à l’aide des ressources disponibles, portant sur une question en rapport avec le sujet proposé.

Un (ou plusieurs) membre du groupe réalisera la présentation orale, qui sera ensuite commentée, en classe.  Interaction avec le jury. Vous devez préparer 5 questions, et leurs réponses, que le jury sera susceptible de vous poser. Mots-clés pour vous aider : Oxydation, réduction, puissance, tension, intensité, énergie, kWh, gaz parfait, équation d’état du gaz parfait …  Le « pitch » L’hydrogène, un petit atome dont le nom affole les décideurs comme les chercheurs.

Avec un seuil de maturité technologique franchi et des applications industrielles en ligne de mire, l’hydrogène est pressenti pour être un pilier de la transition énergétique.  Le porte documents. Document n°1 : L’hydrogène tiendra-t-il ses promesses ? L’hydrogène est l’atome le plus abondant dans l’Univers.

Il constitue donc une ressource potentiellement illimitée.

De quelle manière peut-on en extraire de l’énergie ? Daniel Hissel.

L’hydrogène n’est pas une source d’énergie primaire, mais un vecteur d’énergie.

Il faut d’abord le transformer en dihydrogène, sa forme moléculaire (H 2), afin de pouvoir ensuite le transporter, le stocker, puis, enfin, en tirer de l’énergie.

Pour cela, il existe deux méthodes principales.

La première consiste à le brûler dans des turbines, comme un combustible classique.

L’avantage c’est que pour un même poids, vous libérez trois fois plus d’énergie thermique qu’avec de l’essence.

Par ailleurs, cette combustion est décarbonée : elle ne produit que de l’eau, pas de dioxyde de carbone (CO 2).

Ainsi, le dihydrogène est un combustible que l’on envisage par exemple pour l’aviation grand public.

Cela permettrait de faire voler des avions « propres », même s’il y a tout de même production d’oxydes d’azote, des polluants, lors de la combustion. L’autre méthode, sur laquelle nous travaillons dans notre laboratoire, est l’utilisation de l’hydrogène dans les piles à combustible, ou piles à hydrogène, pour produire de l’électricité et de la chaleur.

En résumé, dans ce genre de pile, il s’agit de faire réagir le dihydrogène avec de l’oxygène.

La molécule de dihydrogène est dissociée, puis les atomes d’hydrogène se combinent à l’oxygène de l’air pour former de l’eau.

Il y a également émission de chaleur et des échanges d’électrons, ce qui se traduit par un courant électrique. Venons-en au H2 proprement dit.

Il n’est pas présent naturellement dans la nature.

Il faut le fabriquer. Comment fait-on ? D.

H.

Aujourd’hui, la méthode la plus employée est le reformage du méthane (CH 4) par de la vapeur d’eau surchauffée.

Le méthane et l’eau se combinent pour former du H 2 d’un côté et du CO2 de l’autre.

Globalement, le H2 est produit à 95 % de cette façon, à partir d’énergies fossiles : gaz, pétrole et encore pire...

charbon.

C’est regrettable car si l’électricité produite par les piles à hydrogène est verte, on ne fait que déplacer le problème en l’obtenant à partir de H2 « gris ».

Il est donc fondamental pour la filière de le « verdir ». La méthode pour cela est connue : il suffit de réaliser la réaction inverse de celle qui se produit dans la pile à combustible.

C’est l’électrolyse.

Pour simplifier, en faisant passer un courant électrique dans l’eau, vous recueillez du dihydrogène et de l’oxygène.

Aujourd’hui, l’électrolyse ne représente que 5 % de la production d’H2.

On peut bien entendu augmenter cette part en fabriquant davantage d’électrolyseurs.

Mais alors se pose la question de l’origine de l’électricité les alimentant.

Il faut qu’elle-même soit d’origine renouvelable, solaire ou éolienne.

Cela dit, l’électricité du réseau français est d’ores et déjà très décarbonée, car majoritairement d’origine nucléaire.

L’idéal serait bien entendu d’accroître la quantité d’énergie renouvelable dans le mix énergétique français, mais cet enjeu dépasse le seul cadre de la filière hydrogène.

Dans tous les cas, comme nous ne sommes pas encore dans une phase de décroissance énergétique, il faut bien avoir en tête que remplacer des combustibles d’origine fossile par de l’hydrogène produit par électrolyse imposera une augmentation de la production électrique globale. Le procédé de la pile à combustible est connu depuis 1839...

Comment se fait-il que nous n’en ayons pas tous une chez nous aujourd’hui ? D.

H.

D’abord parce que l’on a privilégié durant longtemps d’autres types de générateurs : piles électrochimiques et batteries.

Les efforts pour développer la pile à hydrogène n’ont pas été constants, loin s’en faut.

Maintenant, regardons l’évolution depuis vingt ans.

Lorsque j’ai commencé à travailler sur le sujet,.... »