Innovation

Des scientifiques ont produit de l’hydrogène à température ambiante et sans aucun apport d’énergie

Des chercheurs américains ont récemment publié une étude qui décrit une nouvelle technique pour produire de l'hydrogène gazeux à partir de l’eau, et ce, à température ambiante. Cette approche vise une production propre, sans apport d'énergie.

L’hydrogène fait partie des potentiels carburants du futur. Mais avant de pouvoir être considéré comme une source d’énergie propre, il doit être produit de manière écologique. Les recherches visant à améliorer ce concept se sont multipliées ces dernières années. Dernièrement, des scientifiques de l’université de Californie à Santa Cruz (UCSC) affirment avoir découvert une méthode qui promet d’être moins coûteuse et plus respectueuse de l’environnement pour extraire l’hydrogène de l’eau. Pour parvenir à ce résultat, ils ont eu recours à un composite riche en aluminium et en gallium.

Le gallium au cœur du processus

À la base de cette nouvelle percée en matière de carburant vert se trouvent donc le gallium métallique (Ga) et l’aluminium (Al). L’utilisation du gallium permet de créer une réaction continue avec l’eau. Quant à l’aluminium, il est le réactif permettant de séparer l’oxygène des molécules d’eau, libérant ainsi l’hydrogène gazeux. Cependant, l’aluminium développe une couche d’oxyde d’aluminium qui empêche la réaction avec l’eau. Les chercheurs ont dû alors développer une méthode pour améliorer la réaction aluminium-gallium-eau. Pour cela, ils ont eu recours aux techniques de microscopie électronique à balayage et de diffraction des rayons X. Les résultats ont montré que l’augmentation de la concentration de gallium et la réduction de l’aluminium dans le composite augmentaient la production d’hydrogène.

Nanoparticules d'aluminium à partir d'un composite Ga-Al pour la séparation de l'eau et la génération d'hydrogène
Nanoparticules d’aluminium à partir d’un composite Ga-Al pour la séparation de l’eau et la génération d’hydrogène. Crédit photo : Amberchan et al., Applied Nano Materials, 2022

Le gallium sépare les nanoparticules et les empêche de s’agréger en particules plus grosses (…) 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.Bakthan Singaram , professeur de chimie organique à l’UCSC.

Produire de l’hydrogène sans besoin d’électricité

Dans cette réaction, l’alliage riche en gallium tient alors deux rôles: il élimine le revêtement d’oxyde d’aluminium, et produit les nanoparticules d’aluminium utiles pour des réactions plus rapides. D’après les chercheurs, le processus génère une importante quantité d’hydrogène. Ce qui est d’autant plus intéressant, c’est le fait qu’il se déroule à température ambiante. Selon Scott Oliver, professeur à l’UCSC, l’équipe n’a eu besoin d’aucune alimentation électrique pendant les expériences. Le professeur Bakthan Singaram affirme de son côté qu’il est difficile de fabriquer des nanoparticules d’aluminium. Néanmoins, ils les auraient produites dans des conditions normales de pression atmosphérique.

Nous n’avons besoin d’aucun apport d’énergie, et l’hydrogène bouillonne comme un fou (…) Je n’ai jamais rien vu de tel.Scott Oliver, scientifique à l’Université de Californie à Santa Cruz (UCSC)

De multiples avantages

Selon les auteurs de la recherche, cette technique est assez facile à mettre en œuvre. Le matériau composite peut être conservé pendant longtemps à condition d’être plongé dans du cyclohexane afin de le protéger de l’humidité. De plus, l’aluminium est un matériau plutôt abondant et facile à se procurer. Quant au gallium, bien qu’il soit relativement cher, il est réutilisable. Cette découverte pourrait donc révolutionner la production d’hydrogène vert. À noter que les détails de la recherche ont été publiés dans la revue ACS Applied Nano Materials.

“Dans l’ensemble, le mélange Ga-Al riche en Ga [gallium riche en gallium-aluminium] produit des quantités substantielles d’hydrogène à température ambiante sans apport d’énergie, manipulation de matériaux ou modification du pH.” ACS Publication

Source
sciencealert.com

Marc Odilon

Tout ce qui touche de près ou de loin à l'High-tech me fascine !

19 commentaires

  1. Si seulement on pouvait mettre cette trouvaille en application, ce serait la plus grande avancée dans l’énergie et ce système pourrait même être utilisé en individuel. Mais ou sera le hic?

  2. Tous les jours de telles découvertes sont mises en avant sur ce genre de médiat . Au final rien n’est jamais produit à l’échelle industrielle .

  3. C’est beau de rêver, mais il existe un truc que votre journaliste a du zapper: la conservation de l’énergie. H2 est source d’énergie justement parce que cette énergie c’est ce qui le différencie de H2O. Donc pour faire de l’hydrogène à partir d’eau, cette énergie il faut la fournir. L’étude porte sur le rendement de cette transformation, mais elle n’a rien de magique.

    L’Aluminium utilisé comme réactif et mis en oeuvre sous forme de nano-particules, ce qui permet ce rendement record. Mais dans la réaction il se transforme en Alumine, ou Oxyde d’Aluminium (Al2O3), soit la forme sous laquelle on le trouve dans la nature. Et comment fait-on pour faire de l’Alluminium à partir d’Alumine ? Par … électrolyse. voilà voilà

  4. Il y a un loup dans l’article. Il y a forcément un élément qui nécessite de l’énergie pour être fabriqué et ensuite céder celle-ci dans la réaction. La séparation de H2O en H2 et O2 nécessite de l’énergie.

  5. L’utilisation de l’hydrogène ne me plait pas du tout du tout. Il suffit de rappeler qu’on parle ici de détruire de l’eau pour fabriquer de l’hydrogène. L’eau est un bien précieux et irremplaçable. Après, c’est seulement une partie de l’hydrogène qui va se recombiner à l’oxygène pour donner de la vapeur d’eau. Une bonne partie de l’hydrogène produit va monter et partir dans l’espace.

  6. @Salim il y a certes des fuites qui font qu’on ne “brule” par 100% de l’hydrogène pour reformer de l’eau. Mais ça reste minime, et non cet hydrogène ne part pas dans l’espace. Il ne traverse pas l’atmosphère comme une bulle de savon. Il va par contre réagir avec de nombreux autres composés chimiques de l’atmosphère (pour produire, entre autre … de l’eau) et certaines de ces réactions ont un effet négatif sur le climat, ce qui fait que l’hydrogène est considéré comme gaz à effet de serre “indirect”.

    lire sur le sujet https://www.france-hydrogene.org/publication/note-de-decryptage-les-fuites-dhydrogene-et-leur-impact-potentiel-sur-le-climat/

  7. Il faut faire un bilan énergétique total du debut jusqu’a la fin en tenant compte de la production de galium et d’aluminium qui nécessitent un apport d’énergie. Quel est cet apport? Les fuites et autres impondérables doivent aussi er3e estimés, …etc.

  8. L’hydrogène est très dur à stocker sans fuite de par la faible taille de sa molécule. Utilisé à grande échelle, il y aura donc des fuites importantes, or c’est un gaz qui a un important pouvoir de réchauffement de l’atmosphère par effet de serre, ce que l’on cherche justement à éviter (avec le CO2 des énergies fossiles actuelles). Utiliser de l’hydrogène (qu’il soit facile à produire ou pas) en remplacement des énergies fossiles pour éviter le réchauffement climatique n’est donc pas une meilleure alternative.

    De manière plus générale, utiliser autant d’énergie que ce qui est fait actuellement (gratuite ou pas) contribue à modifier notre environnement dans des proportions qui ne sont pas durables et qui entraînent à court terme l’extinction de la biodiversité ( y compris l’Humanité) qui a mis des centaines de millions d’années à émerger.
    C’est donc malheureusement nos mauvaises habitudes qu’il va falloir changer, il n’y aura pas de solution technologique magique pour continuer notre ‘business as usual’.

  9. @nicolas de loof Il reste donc à comparer les meilleurs rendements d’électrolyse de l’eau, à ceux de l’alumine en Al (pour maintenir ces nanoparticules d’aluminium qui cassent les molécules d’eau). Peut être y aurait-il tout de même une importante économie de kWh? Je n’ai pas voulu payer les 40$ exigés par l’American Chemical Society pour voir si l’étude va jusque là.

    @Nguix C’est clair que si l’énergie venait à être abondante et peu chère, sans nouvelle vision de l’humanité inscrite dans la biosphère, plutôt qu’une planète à l’usage de l’humanité, le problème de la dégradation générale de la vie resterait entier! Comment faire ce changement? Sensibiliser l’ensemble de la population mondiale en si peu de temps qu’il nous reste semble impossible, surtout que ce n’est pas nouveau que partout où homo sapiens passe, la nature trépasse.

  10. La vapeur d’eau ayant un effet de serre des dizaines de fois plus important que le CO2 je me demande pourquoi on s’intéresse à l’hydrogène pour remplacer le pétrole…

  11. Il faut aller au fond des choses: comment obtient-on l’aluminium? Le gallium existe dans quel état dans la nature? Combien de CO2 est produit pour obtenir l’alliage Al-Ga ? Que devient-il après la réaction avec l’eau? Comment recycler les déchets? Etc.

  12. Atomsk : parce que d’une part, le cycle de l’eau est très court, la vapeur d’eau de l’atmosphère se condense et retombe sous forme de pluie et à l’échelle d’une vie la vôtre la mienne on voit ça très souvent regardons ensembles un nuage 🙂 Ce n’est pas le cas du CO2 dont le cycle est plutôt de l’ordre de quelques millénaires, c’est un peu plus embêtant 🙁 Deuxio, l’activité humaine ne produit pas des quantités de vapeur supplémentaires en sus de ce qu’il y a déjà. Par contre nous sortons du sol en un peu plus d’un siècle de grandes quantités de CO2 qui ont mis des dizaines de millions d’années pour s’y confiner – enfouissement des fougères du crétacé pour ce qui est du charbon par exemple. Quelques décennies pour défaire un processus initial étalé sur des millions d’années. C’est chaud tout de même. Je vous laisse juge.

  13. Il y a sur terre une énergie gratuite avec un rendement énorme disponible partout et par tous. Le vide ou plutôt la dépression. Cette invention date de la dernière guerre et a été captée par les Américains a Berlin juste avant les russes. Depuis plus de news sur cette solution pourtant un générateur électrique a dépression tourne depuis plus de 50 ans.
    Je vous laisse réfléchir là dessus.

  14. Aucune trouvaille ici, on connaissait déjà cette réaction chimique… Nous faire croire qu’un scientifique dit : “je n’avais jamais rien vu de tel” est vraiment gros, suffit de regarder les 100 de vidéo sur Youtube qui montent des gens qui s’en amusent…

    Encore une fois, ça conforte les pseudos ecolo qui cossionnent les centrales à gaz, en disant : “un jour ça ne poluera plus”. l’Allemagne en tête.

  15. On a inventer le cycle de l’énergie gratuite … laissez moi rire !
    H2O=> 2H + O gratuit d’après l’article
    2H + O => H2O plein d’énergie d’après les vendeur de pile à hydrogène

    C’est mieux que l’énergie perpétuelle !
    Et il y a des gens pour y croire 😉

  16. tout les ans je fais de l’hydrogène sans énergie avec mes élèves et on fait des petites explosions amusantes avec et je ne suis qu’un prof de chauffage dans une école technique secondaire…. je mélange de l’acide chlorhydrique avec des morceaux de zinc pour faire du chlorure de zinc

  17. Sérieusement Thierry ? Vous pensez ce que vous dites ? A la fin votre métal est oxydé, il faudra dépenser de l’énergie pour le régénérer et pouvoir à nouveau fabriquer du H2 sans parler de l’acide lui aussi à régénérer !

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