Les scientifiques trouvent un moyen de rendre la production d’hydrogène 25 fois plus efficace

L’option “zéro émission” de l’hydrogène est très prometteuse pour réduire notre dépendance aux combustibles fossiles – si seulement nous pouvions trouver un moyen de le produire à bon marché et sans avoir besoin de quantités folles d’énergie.

Aujourd’hui, les scientifiques ont trouvé un moyen de produire efficacement de l’hydrogène en utilisant de la rouille et une source de lumière.

Le dispositif utilise seulement quelques ingrédients de base – la lumière d’une lampe au mercure-xénon, une solution d’eau et de méthanol, et un type particulier de rouille (ou oxyde de fer) appelé α-FeOOH. Dans une nouvelle étude, les chercheurs ont expliqué comment cette méthode permet de produire 25 fois plus d’hydrogène que les techniques existantes qui utilisent des catalyseurs au dioxyde de titane.

L’un des plus grands défis de la production de carburant à base d’hydrogène consiste à séparer les atomes d’hydrogène des autres molécules et à les maintenir ainsi sans que tout n’explose.

Dans la nouvelle méthode, en échangeant le titane avec de la rouille, l’hydrogène gazeux généré semble ne pas pouvoir se coupler avec l’oxygène, ce qui facilite la séparation des éléments et réduit en même temps le risque d’explosion.

Cette inflammabilité est l’une des raisons pour lesquelles l’hydrogène n’a pas encore fait son apparition. L’autre raison est que la séparation de l’hydrogène (de l’eau, du méthane ou d’autres éléments similaires) nécessite généralement beaucoup plus d’énergie que ce qui est pratiquement viable.

“Nous avons été très surpris par la production d’hydrogène à l’aide de ce catalyseur, car la plupart des oxydes de fer ne sont pas connus pour se réduire en hydrogène”, explique le spécialiste des matériaux Ken-ichi Katsumata, de l’université des sciences de Tokyo au Japon.

“Par la suite, nous avons recherché la condition d’activation de la goethite et avons découvert que l’oxygène était un facteur indispensable, ce qui a été la deuxième surprise car de nombreuses études ont montré que l’oxygène supprime la production d’hydrogène en capturant les électrons excités.”

En plus d’être plus courant (et donc moins cher) que les autres métaux utilisés comme catalyseurs pour produire de l’hydrogène, ce type de rouille semble également très stable – les chercheurs rapportent qu’ils ont pu poursuivre leurs expériences en laboratoire avec succès pendant une durée étonnante de 400 heures.

Si l’on considère que la source de l’hydrogène dans ce cas est un simple déchet organique, la nouvelle approche pourrait potentiellement faire une énorme différence pour les systèmes énergétiques – un processus de production d’hydrogène qui fait plus avec moins.

Que ce soit dans un moteur de voiture ou une centrale électrique, le seul sous-produit de l’hydrogène est l’eau. C’est cette promesse d’une source de carburant révolutionnaire qui fait que de nombreux scientifiques travaillent dur pour produire de l’hydrogène en utilisant des ressources abondantes comme l’eau et la lumière du Soleil.

Nous avons vu plusieurs catalyseurs testés avec succès ces dernières années, ce qui a donné aux experts un certain nombre de pistes à explorer, mais le défi d’obtenir quelque chose qui ait un sens commercial reste encore à surmonter.

Cette dernière étude décrit une avancée significative, mais il faudra encore beaucoup de recherches avant que nous puissions alimenter nos voitures en hydrogène. L’un des domaines que l’équipe souhaite étudier ensuite est de savoir pourquoi l’oxygène est si crucial pour le processus de production (lorsqu’il a été retiré du catalyseur, les expériences ont échoué).

“La fonction spécifique de l’oxygène dans l’activation de α-FeOOH induit par la lumière n’a pas encore été dévoilée.”, déclare Katsumata. “Par conséquent, l’exploration de ce mécanisme est le prochain défi.”

La recherche a été publiée dans Chemistry – A European Journal.

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Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche