Des scientifiques trouvent un moyen de multiplier par 25 la production d’hydrogène comme carburant

L’option zéro émission du carburant 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, des scientifiques ont trouvé un moyen de produire efficacement de l’hydrogène en utilisant de la rouille et une source de lumière.

Le montage n’utilise que quelques ingrédients de base : la lumière d’une lampe au mercure et au 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 à base de dioxyde de titane.

L’un des plus grands défis de la production d’hydrogène est de séparer les atomes d’hydrogène des autres molécules et de les maintenir dans cette position sans que l’ensemble n’explose.

Dans la nouvelle méthode, en remplaçant le titane par de la rouille, le gaz d’hydrogène généré semble être empêché de se recoupler 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 le carburant hydrogène n’a pas encore été adopté. L’autre raison est que la séparation de l’hydrogène (à partir de l’eau, du méthane ou d’un élément similaire) consomme généralement beaucoup plus d’énergie qu’il n’est possible de le faire dans la pratique.

“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 cherché la condition d’activation de l’α-FeOOH et nous 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 commun (et donc moins cher) que d’autres métaux utilisés comme catalyseurs pour produire de l’hydrogène, ce type de rouille semble également être très stable – les chercheurs indiquent qu’ils ont pu maintenir leurs expériences en laboratoire avec succès pendant une durée étonnante de 400 heures.

Si l’on considère que la source d’hydrogène dans ce cas est un simple déchet organique, cette 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 du carburant hydrogène est l’eau. C’est cette promesse d’une source de carburant révolutionnaire qui pousse de nombreux scientifiques à travailler dur pour produire de l’hydrogène en utilisant des ressources abondantes comme l’eau et la lumière du soleil.

Ces dernières années, plusieurs catalyseurs ont été testés avec succès, ce qui a donné aux experts un certain nombre de pistes à explorer, mais il reste encore à relever le défi d’obtenir quelque chose qui soit rentable sur le plan commercial.

Cette dernière étude décrit une avancée significative, mais de nombreuses autres recherches seront nécessaires avant que nous puissions alimenter nos voitures en hydrogène. L’un des domaines que l’équipe souhaite étudier ensuite est la raison pour laquelle l’oxygène est si crucial dans 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 l’α-FeOOH induite par la lumière n’a pas encore été dévoilée”, explique Katsumata. “Par conséquent, l’exploration du mécanisme est le prochain défi”

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