Aujourd'hui, environ 95 % de l'hydrogène utilisé sur Terre, principalement à des fins industrielles, est obtenu à partir du reformage du méthane ou de la gazéification du charbon, avec des procédés qui génèrent des quantités importantes d'émissions de dioxyde de carbone mais qui sont aussi actuellement les moins chers disponibles. Il existe également d'autres moyens d'obtenir de l'hydrogène pour une efficace transition énergétique par exemple par des procédés thermochimiques et, surtout, par électrolyse de l'eau. Ce sont des systèmes appelés électrolyseurs qui nécessitent une certaine quantité d'électricité et donc, pour être vraiment durables, doivent être alimentés par des sources renouvelables, telles que énergie éolienne ou la photovoltaïque.
À l'heure actuelle, les centrales de production d'hydrogène vert à grande échelle de ce type ne sont pas encore compétitives par rapport aux centrales traditionnelles, mais la réduction attendue des coûts des électrolyseurs, les énormes progrès de l'efficacité des cellules photovoltaïques et des éoliennes et la réduction conséquente du coût du kWh provenant de sources renouvelables change rapidement le scénario.
Alors, comment fonctionne une plante de ce type ? Le cœur est l'électrolyseur, ou cellule électrolytique, où l'eau est séparée en ses éléments constitutifs, l'hydrogène et l'oxygène. L'eau est mise en contact avec deux électrodes, une anode chargée positivement et une cathode chargée négativement. Le courant électrique dissocie les molécules en ions hydrogène H + et ions hydroxyde OH - . A la cathode, les ions hydrogène acquièrent des électrons dans une réaction de réduction et deviennent de l'hydrogène gazeux. A l'anode, les ions hydroxyde libèrent des électrons lors d'une réduction de l'oxydation, conduisant à la formation d'oxygène.
Si la cellule d'électrolyse est située à proximité d'une centrale d'origine renouvelable, une partie de la production d'électricité, par exemple celle qui excède la capacité de transport du réseau, peut être utilisée pour l'alimenter. De cette manière, l'hydrogène produit remplit la fonction de "stockage" chimique, qui peut être utilisé plus tard, en cas de besoin, comme matière première dans le processus de production d'acier ou comme combustible pour fournir de la chaleur à haute température.
