L’invention d’une future « batterie » au charbon pour stocker l’hydrogène gazeux

Dans un contexte dans lequel le stockage de l’hydrogène pose encore de nombreux problèmes, des chercheurs américains ont trouvé une solution potentiellement efficace et abordable. Ils ont étudié la possibilité d’utiliser le charbon comme une batterie géologique à hydrogène.

Avec ses propriétés de combustion propre, l’hydrogène constitue une source d’énergie prometteuse pour accélérer la transition écologique et énergétique mondiale. Il pourrait changer la donne dans le transport, l’industrie manufacturière et la production d’électricité, qui sont parmi les secteurs les plus énergivores et les plus polluants au monde. Mais il existe encore un frein majeur à l’adoption à grande échelle de cette énergie, en l’occurrence, ses méthodes de stockage actuelles jugées coûteuses et moins pratiques. Face à ce problème, différentes équipes de scientifiques mènent des recherches afin de découvrir des moyens rentables et efficaces pour la conserver. Quelques résultats se révèlent aujourd’hui encourageants, à l’image de la solution de conservation de l’hydrogène solide en forme de disque développée par le CNRS, en France. En revanche, dans cette étude américaine, un groupe de scientifiques étudie le potentiel du charbon à stocker l’hydrogène gazeux. Décryptage.

Est-il possible d’utiliser le charbon comme une batterie à hydrogène ?

Le charbon fait partie des sources d’énergie fossiles les plus utilisées dans le monde. C’est toutefois un gros émetteur de gaz à effet de serre, responsable du réchauffement climatique. Mais paradoxalement, ce matériau pourrait avoir une utilisation alternative bénéfique dans le cadre de la transition énergétique. En effet, une étude récente réalisée par une équipe de chercheurs de l’Université de Penn State (PSU) propose de l’employer comme une solution de stockage de l’hydrogène à l’état gazeux. À l’instar d’une batterie, le charbon emmagasinera cette source de carburant pour une utilisation ultérieure. Avec sa teneur en carbone élevée, il est composé de nombreux pores minuscules capables de retenir d’importantes quantités de gaz. D’après ces scientifiques, il s’agit d’un polymère naturel (non une roche). Cette découverte innovante pourrait donc ouvrir la voie au déploiement d’une chaîne d’approvisionnement durable en énergie propre. Elle pourrait résoudre la crise énergétique liée aux fluctuations de la demande.

Quelles sont les principales notions tirées de cette étude ?

Dirigée par Shimin Liu, professeur agrégé d’ingénierie énergétique et minérale à la PSU, cette équipe de recherche a analysé huit types de charbon provenant de différents bassins houillers des États-Unis. Son objectif était d’évaluer leur capacité à absorber et à retenir les molécules de dihydrogène. Les résultats des tests ont montré qu’ils possèdent tous des propriétés de sorption élevées. Mais les plus performants sont le charbon bitumineux peu volatil et disponible dans l’est de la Virginie, ainsi que le charbon anthraciteux dans l’est de la Pennsylvanie. Le professeur Liu a expliqué pourquoi il sera intéressant de procéder au stockage géologique de l’hydrogène sous forme de gaz. Il a notamment cité la grande disponibilité du charbon sur le territoire américain et sa capacité de stockage supérieure. Il a aussi mentionné la possibilité d’exploiter ces infrastructures existantes dans le pays. Selon ces chercheurs, il pourrait être possible de réaffecter les réservoirs de méthane de houille épuisés à la conservation de l’hydrogène.

Grâce à sa concentration élevée en carbone, ce matériau possède de nombreux pores extrêmement petits qui peuvent retenir de grandes quantités de gaz.
Grâce à sa concentration élevée en carbone, ce matériau possède de nombreux pores extrêmement petits qui peuvent retenir de grandes quantités de gaz. Photo d’illustration non contractuelle. Crédit : Shutterstock

Quelle est la prochaine étape de cette recherche ?

Cette étude a abouti à ces résultats prometteurs grâce à un équipement d’expérimentation spécial, a affirmé M. Liu. Afin de mettre au point ce système, ces scientifiques se sont appuyés sur les essais réalisés lors de leurs expériences antérieures sur les charbons et les schistes, ainsi que sur les erreurs observées. Leurs prochains travaux consistent à étudier la perméabilité et la diffusivité du charbon. Ces deux caractéristiques leur permettront d’évaluer la vitesse à laquelle l’hydrogène pourra être injecté et pompé. Plus d’informations : Applied Energy

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Source
theweek.in

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