Nouvelle eau

Des scientifiques australiens affirment avoir trouvé un moyen beaucoup moins cher et plus efficace de séparer l'hydrogène de l'eau, en utilisant des catalyseurs de fer et de nickel faciles à trouver au lieu de catalyseurs coûteux et rares au ruthénium, au platine et à l'iridium privilégiés par les producteurs d'hydrogène à grande échelle actuels, qui sont littéralement des milliers de fois plus chers.

On parle beaucoup de l'idée en développement de l'"économie de l'hydrogène", dans laquelle les carburants à hydrogène comprimé deviendront une source d'énergie aussi courante que l'essence, et les voitures à pile à combustible prendront place aux côtés des moteurs à combustion et des véhicules électriques dans le mix des transports.

Hier, nous avons écrit sur le premier navire de transport d'hydrogène liquide au monde, conçu pour transporter l'hydrogène produit en Australie à travers l'eau pour être utilisé au Japon comme énergie propre. À l'heure actuelle, cependant, l'Australie produit de l'hydrogène de l'une des manières les plus sales possibles : en utilisant du lignite, un processus qui nécessite 160 tonnes de charbon pour produire trois tonnes d'hydrogène liquide comprimé, avec un monstrueux 100 tonnes de dioxyde de carbone comme sous-produit.

La tarte à l'hydrogène "d'énergie propre", en particulier au Japon et en Corée, est estimée à des billions de dollars dans les décennies à venir, donc de nombreux prospecteurs sentent d'énormes opportunités d'exportation d'énergie, mais de façon réaliste, jusqu'à ce que les calculs commencent à s'accumuler sur des moyens plus écologiques de produire de l'hydrogène, les coûts environnementaux de la production de ce produit en vrac pourraient être écrasants.

La façon "verte" de fabriquer de l'hydrogène consiste à le séparer de l'eau par électrolyse. Vous mettez de l'eau dans un récipient contenant une paire d'électrodes et vous mettez sous tension. L'oxygène s'accumule à l'anode, l'hydrogène à la cathode, et si l'électricité que vous mettez dans ce processus a été générée de manière durable, alors félicitations, vous avez de l'hydrogène proprement vert - tant que vous ne le transportez pas dans des camions et des bateaux diesel, et l'énergie que vous utilisez pour le comprimer et le super-refroidir est également verte.

Jusqu'à présent, le problème était que la séparation de l'eau était coûteuse et inefficace, ce qui rendait difficile la concurrence de l'hydrogène vert avec l'hydrogène brun, voire l'essence. Tout cela fait de ce développement récent d'une équipe de recherche répartie dans trois grandes universités australiennes - UNSW, Griffith et Swinburne - un développement intéressant et significatif.

Dans un article publié dans Nature Communications, l'équipe a déclaré qu'elle avait réussi à remplacer le coûteux platine sur le catalyseur au carbone en utilisant un "catalyseur à nanoparticules Janus avec une interface nickel-oxyde de fer" - et que le circuit résultant avait été capable de diviser l'eau avec "à notre connaissance, l'efficacité énergétique la plus élevée (83,7%) signalée à ce jour".

"Ce que nous faisons, c'est enduire les électrodes de notre catalyseur pour réduire la consommation d'énergie", explique le professeur Chuan Zhao de l'UNSW School of Chemistry. "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 séparer 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."

"L'interface à l'échelle nanométrique modifie fondamentalement la propriété de ces matériaux", poursuit-il. "Nos résultats montrent que le catalyseur nickel-fer peut être aussi actif que celui au platine pour la génération d'hydrogène. Un avantage supplémentaire est que notre électrode 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 au lieu de deux."

Il reste à voir comment ce développement pourrait affecter le coût de la production d'hydrogène à grande échelle, mais Zhao est très optimiste : "Nous parlons de l'économie de l'hydrogène depuis des lustres, mais cette fois, il semble que cela arrive vraiment."

Il reste également à voir si des pays comme l'Australie peuvent faire construire suffisamment de générateurs d'énergie solaire ou éolienne pour être des exportateurs d'hydrogène véritablement "vert" à une échelle qui pourrait faire une brèche significative dans les niveaux de smog de Tokyo ou de Séoul. Ou même si ces pays avides d'exportation regretteront d'expédier de grandes quantités de leur eau à l'étranger sous forme de carburant. Jusqu'à ce que le caoutchouc rencontre la route sur une chaîne d'approvisionnement internationale en hydrogène, un degré sain de scepticisme semble être justifié.

Source : Université de Nouvelle-Galles du Sud