Une percée dans le domaine des carburants propres transforme l’eau en hydrogène à température ambiante
Le carburant hydrogène promet d’être une source d’énergie propre et abondante à l’avenir – pour autant que les scientifiques parviennent à trouver des moyens de le produire de manière pratique et bon marché, sans recourir aux combustibles fossiles.
Des bulles d’hydrogène gazeux sont générées par la réaction de l’eau avec un composite aluminium-gallium. (Amberchan et al., Applied Nano Materials, 2022)
Une nouvelle étude nous fournit une autre étape prometteuse dans cette direction.
Les scientifiques ont décrit une méthode relativement simple faisant appel à des nanoparticules d’aluminium capables d’éliminer l’oxygène des molécules d’eau et de laisser de l’hydrogène gazeux.
Le processus permet de produire de grandes quantités d’hydrogène, et ce, à température ambiante.
Cela élimine l’un des principaux obstacles à la production d’hydrogène : les grandes quantités d’énergie requises pour le produire avec les méthodes existantes.
Cette technique fonctionne également avec tout type d’eau, y compris les eaux usées et l’eau de mer.
“Nous n’avons besoin d’aucun apport d’énergie, et cela fait bouillonner l’hydrogène comme un fou”, explique le spécialiste des matériaux Scott Oliver, de l’université de Californie à Santa Cruz (UCSC).
“Je n’ai jamais rien vu de tel.”
La clé du processus réside dans l’utilisation de gallium métallique pour permettre une réaction continue avec l’eau. Cette réaction aluminium-gallium-eau est connue depuis des décennies, mais l’équipe l’a optimisée et améliorée de quelques manières particulières.
À l’aide de techniques de microscopie électronique à balayage et de cristallographie aux rayons X, les chercheurs ont pu trouver le meilleur mélange d’aluminium et de gallium pour produire de l’hydrogène avec le meilleur rendement : 3:1 en faveur du gallium.
L’alliage riche en gallium fait double emploi : il élimine la couche d’oxyde d’aluminium (qui bloquerait normalement la réaction avec l’eau) et produit les nanoparticules d’aluminium qui permettent des réactions plus rapides.
“Le gallium sépare les nanoparticules et les empêche de s’agréger en particules plus grosses”, explique Bakthan Singaram, professeur de chimie organique à l’UCSC.
“Les gens ont eu du mal à fabriquer des nanoparticules d’aluminium, et ici nous les produisons dans des conditions normales de pression atmosphérique et de température ambiante.”
La méthode de mélange n’est pas compliquée, rapportent les chercheurs, et le matériau composite peut être stocké pendant au moins trois mois lorsqu’il est immergé dans du cyclohexane pour le protéger de l’humidité, qui autrement dégraderait son efficacité.
L’aluminium est beaucoup plus abondant et plus facile à obtenir que le gallium, car il peut provenir de matériaux recyclés. Mais dans ce processus, le gallium peut être récupéré et réutilisé de nombreuses fois sans perdre son efficacité. C’est un autre facteur en faveur de cette nouvelle technique.
Il reste encore du travail à faire, notamment pour s’assurer que cette technique peut passer d’une installation de laboratoire à une utilisation à l’échelle industrielle. Toutefois, les premiers signes indiquent qu’il s’agit d’une autre méthode qui présente un fort potentiel pour la production d’hydrogène.
“Dans l’ensemble, le mélange Ga-Al [gallium-gallium-aluminium] riche en Ga produit des quantités substantielles d’hydrogène à température ambiante sans apport d’énergie, manipulation de matériaux ou modification du pH”, concluent les chercheurs dans leur article publié.
La recherche a été publiée dans Applied Nano Materials.
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Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche
