Cette invention pourrait révolutionner la production « d’hydrogène vert »

L’hydrogène vert obtenu à partir des énergies renouvelables est considéré comme l’un des piliers de la décarbonation du monde. Ce vecteur d’énergie pourrait être utilisé dans plusieurs domaines d’activité comme l’industrie, la mobilité, le stockage d’énergie propre, etc. Mais la réalité est qu’il est encore difficile de l’appliquer à grande échelle en raison de son coût de production élevé. En effet, selon la taille et la complexité des unités de production déployées, une compagnie peut dépenser entre environ 5 et 10 € pour chaque kilo d’hydrogène vert produit.

Néanmoins, ce coût pourrait significativement diminuer d’ici à quelques années grâce à des améliorations apportées au procédé d’électrolyse de l’eau. Dans cette nouvelle étude, une équipe de chercheurs du Technion – Institut de technologie d’Israël a notamment déclaré avoir découvert un moyen de produire de l’hydrogène décarboné plus abordable. Elle est parvenue à mettre au point un électrolyseur qui n’utilise aucune membrane coûteuse. Selon elle, après la décomposition de l’eau, les gaz H2 et O2 s’accumulent séparément dans deux chambres différentes. Le point sur cette innovation.

Un électrolyseur dépourvu d’une membrane échangeuse de protons

La première électrolyse de l’eau remonte il y a plus de 200 ans. Ce processus a connu plusieurs améliorations au fil du temps. Aujourd’hui, l’électrolyseur alcalin est le dispositif le plus répandu pour séparer les molécules d’eau. Celui-ci nécessite une membrane échangeuse de protons, installée entre les deux électrodes. Cette membrane est conçue pour laisser les ions hydroxyde passer de la cathode à l’anode, mais aussi pour empêcher l’hydrogène et l’oxygène de se mélanger. Cette technologie membranaire figure parmi les composants les plus coûteux sur un électrolyseur, contribuant ainsi à augmenter considérablement le coût de production de l’hydrogène vert. Elle est constituée de nombreuses couches spéciales servant à contenir et à protéger les filtres moléculaires, a précisé le professeur Avner Rothschild du Technion – Institut de technologie d’Israël. Dans le but de réduire le coût de l’électrolyse de l’eau, cette équipe de recherche a ainsi espéré pouvoir éviter l’utilisation de cette membrane en « découplant » l’électrolyseur.

Le fonctionnement de ce nouvel électrolyseur

Les chercheurs ont décidé de séparer les étapes de production d’hydrogène et d’oxygène dans le temps ou dans l’espace. En 2019, ils ont ainsi mis au point un dispositif dans lequel une électrode à base de nickel a été chargée pendant l’étape de production du H2. Ils ont déplacé cette électrode vers une deuxième chambre, dans laquelle celle-ci se déchargeait pour produire de l’oxygène. Bien que ce nouveau dispositif d’électrolyse découplé soit efficace, il présentait encore deux inconvénients majeurs, selon l’équipe d’étude. En raison du déplacement de l’électrode en nickel entre les deux étapes, le réacteur ne pouvait pas fonctionner en continu. Cela augmenterait probablement les dépenses liées à son extension.

Les scientifiques ont aussi constaté que la phase de production d’oxygène nécessite des matériaux et des isolants onéreux pour maintenir l’électrolyte à des températures élevées, condition essentielle pour favoriser la réaction. Afin d’éviter ces problèmes, l’équipe a modifié la conception de leur dispositif d’électrolyse découplé. Ce dernier a ainsi réussi à modifier les molécules de l’électrolyte liquide, au lieu de charger l’anode pendant la phase de production d’hydrogène. Ce qui a permis aux ions bromure de l’électrolyte de se transformer en bromate. Puis, l’électrolyte qui contenait du bromate a été pompé dans une seconde chambre dotée d’un catalyseur. Le bromate y a été converti de nouveau en bromure et en oxygène, et ce, à température ambiante. D’après Avner Rothschild, ce nouvel électrolyseur a généré de l’hydrogène de manière continue à un taux élevé.

Divers autres défis à surmonter

Bien que les résultats de cette expérience se montrent prometteurs, l’application de ce dispositif d’électrolyse dans le réel reste encore compliquée. Selon Rothschild, son rendement est moins élevé que celui d’un électrolyseur alcalin classique. Outre cela, un chercheur de l’Université de Glasgow a affirmé que l’utilisation du chrome hexavalent (cancérigène) comporte un risque de fuite de substances toxiques. Il est à noter que ce composé chimique était nécessaire pour empêcher la réaction du bromate à l’anode avant d’être pompé vers la seconde chambre pendant le processus. Plus d’informations : Science.org. Que pensez-vous de cette invention ? Nous vous invitons à nous donner votre avis, vos remarques ou nous remonter une erreur dans le texte, cliquez ici pour publier un commentaire .