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Des scientifiques trouvent un moyen simple de produire de l’hydrogène à partir de l’eau à température ambiante

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)

Le carburant hydrogène promet d’être une source d’énergie propre et abondante dans 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.

Une nouvelle étude nous offre une nouvelle étape prometteuse dans cette direction, à condition d’utiliser les réserves existantes d’aluminium et de gallium post-consommation.

Dans cette nouvelle étude, les scientifiques décrivent une méthode relativement simple impliquant 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 diffraction des rayons X, les chercheurs ont pu trouver le meilleur mélange d’aluminium et de gallium pour produire de l’hydrogène avec la plus grande efficacité : un composite gallium-aluminium 3:1.

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 dégraderait autrement son efficacité.

Il est plus facile de se procurer de l’aluminium que du gallium, car il peut provenir de matériaux de post-consommation, tels que les canettes et les feuilles d’aluminium mises au rebut.

Le gallium est plus cher et moins abondant, mais dans ce processus au moins, il peut être récupéré et réutilisé de nombreuses fois sans perdre son efficacité.

Il reste encore du travail à faire, notamment pour s’assurer que ce procédé puisse passer d’une installation de laboratoire à une utilisation à l’échelle industrielle. Cependant, 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.

Cette recherche a été publiée dans Applied Nano Materials.

Adaptation Terra Projects

sources : https://www.sciencealert.com/ / https://news.ucsc.edu/

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