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Les voitures à hydrogène pourraient bientôt devenir plus qu’une nouveauté après qu’une équipe de scientifiques ait démontré un moyen beaucoup moins cher et durable de créer l’hydrogène nécessaire pour les alimenter en énergie.

Du fer et du nickel pour produire de l’hydrogène

Des scientifiques de l’UNSW Sydney, de l’Université Griffith et de l’Université de technologie de Swinburne ont montré que la capture d’hydrogène en le séparant de l’oxygène dans l’eau peut être obtenue en utilisant des métaux à faible coût comme le fer et le nickel comme catalyseurs, ce qui accélère cette réaction chimique tout en nécessitant moins d’énergie.
Le fer et le nickel, que l’on trouve en abondance sur Terre, remplaceraient le ruthénium, le platine et l’iridium; des métaux précieux qui jusqu’à présent, sont considérés comme des catalyseurs de référence dans le processus de «fractionnement de l’eau» .
Le professeur Chuan Zhao de l’École de chimie de l’UNSW dit que dans le fractionnement de l’eau, deux électrodes appliquent une charge électrique à l’eau qui permet à l’hydrogène d’être séparé de l’oxygène et utilisé comme énergie dans une pile à combustible.
«Ce que nous faisons, c’est enduire les électrodes de notre catalyseur pour réduire la consommation d’énergie», dit-il. «Sur ce catalyseur, il y a une minuscule interface à l’échelle nanométrique où le fer et le nickel se rencontrent au niveau atomique, qui devient un site actif pour la séparation de l’eau. C’est là que l’hydrogène peut être séparé de l’oxygène et capturé comme carburant, et l’oxygène peut être libéré en tant que déchet respectueux de l’environnement. »
En 2015, l’équipe du professeur Zhao a inventé une électrode nickel-fer pour la génération d’oxygène avec une efficacité record. Cependant, le professeur Zhao dit qu’à eux seuls, le fer et le nickel ne sont pas de bons catalyseurs pour la génération d’hydrogène, mais où ils se joignent à l’échelle nanométrique, c’est «là où la magie opère».

Une interface à l’échelle nanométrique

« L’interface à l’échelle nanométrique change fondamentalement la propriété de ces matériaux », dit-il. «Nos résultats montrent que le catalyseur nickel-fer peut être aussi actif que le platine pour la génération d’hydrogène.
« Un avantage supplémentaire est que notre électrode en nickel-fer peut catalyser à la fois la génération d’hydrogène et d’oxygène, donc non seulement nous pourrions réduire les coûts de production en utilisant des éléments abondants sur Terre, mais aussi les coûts de fabrication d’un catalyseur. »
Un rapide coup d’œil sur les prix actuels des métaux montre pourquoi cela pourrait être le changeur de jeu nécessaire pour accélérer la transition vers la soi-disant économie de l’hydrogène. Le fer et le nickel coûtent 0,13 $ et 19,65 $ le kilogramme. En revanche, le ruthénium, le platine et l’iridium coûtent de 11,77 $, 42,13 $ et 69,58 $ par gramme – en d’autres termes, des milliers de fois plus chers.
«À l’heure actuelle, dans notre économie des combustibles fossiles, nous avons cette énorme incitation à passer à une économie de l’hydrogène afin que nous puissions l’utiliser comme vecteur d’énergie propre qui est abondant sur Terre», explique le professeur Zhao. « Nous parlons de l’économie de l’hydrogène depuis des lustres, mais cette fois, il semble que cela arrive vraiment. »

De futures stations-service pour faire le plein d’hydrogène 

Le professeur Zhao dit que si cette technologie de séparation de l’eau est développée, il pourrait un jour y avoir des stations de ravitaillement en hydrogène, tout comme les stations-service actuelles, où vous pourriez aller remplir votre voiture à pile à combustible avec de l’hydrogène produit par cette réaction de division de l’eau. Le ravitaillement pourrait se faire en quelques minutes par rapport aux heures dans le cas des voitures électriques à batterie au lithium.
«Nous espérons que nos recherches pourront être utilisées par des stations comme celles-ci pour fabriquer leur propre hydrogène en utilisant des sources durables telles que l’eau, l’énergie solaire et ces catalyseurs peu coûteux, mais efficaces».
Cette recherche a été publiée dans Nature Communications.
Source : University of New South Wales
Crédit photo : Pixabay

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