Cienciaes.com : Catalyseur pour obtenir de l’hydrogène avec des énergies renouvelables. Nous avons parlé avec María Retuerto Millán.

Imaginez un monde dans lequel les voitures, au lieu d’utiliser des carburants qui génèrent du dioxyde de carbone et renforcent l’effet de serre, utilisent de l’hydrogène, un carburant qui génère de l’eau sous forme de déchet. L’hydrogène est abondant dans la nature ; en effet, c’est, avec l’oxygène, l’élément qui constitue la molécule d’eau. Le mélange d’hydrogène et d’oxygène génère une réaction chimique qui libère une grande quantité d’énergie et donne de l’eau, c’est pourquoi c’est un carburant efficace et propre.

Or, obtenir de l’hydrogène gazeux n’est pas facile, il est tellement réactif qu’il n’existe pas à l’état pur dans notre atmosphère, il fait toujours partie d’autres molécules. Il ne reste plus qu’à le séparer des composés dans lesquels il est immergé, ce qui nécessite une dépense d’énergie non négligeable. Logiquement, pour que l’ensemble du processus de production et de consommation d’hydrogène soit propre, il faudrait utiliser des sources d’énergie non polluantes, comme l’énergie solaire ou éolienne, pour obtenir de l’hydrogène.

C’est précisément cette relation entre les énergies renouvelables et l’hydrogène qui s’annonce très bénéfique à l’avenir. Le soleil ne nous éclaire que pendant la journée et le vent souffle lorsque les conditions atmosphériques sont favorables. Cependant, ces cycles ne coïncident généralement pas avec les pics de demande énergétique de notre société. Faute de systèmes adéquats pour stocker l’excédent à tout moment, les déséquilibres entre production et consommation entraînent la perte d’une partie de l’énergie obtenue du soleil et du vent. Une possibilité très intéressante consisterait à utiliser l’énergie excédentaire pour extraire l’hydrogène, le stocker et ensuite l’utiliser comme carburant lorsque la demande énergétique l’exige. Les façons d’utiliser l’hydrogène ne manquent pas : il peut être brûlé directement pour obtenir de la chaleur, il peut être utilisé pour produire de l’électricité dans des piles à combustible ou du méthane et d’autres hydrocarbures peuvent être obtenus en utilisant le dioxyde de carbone de l’air comme base.

Cependant, l’obtention rapide et efficace d’hydrogène à partir de l’énergie électrique a pour l’instant ses limites. Un processus étudié au lycée est connu sous le nom d’« électrolyse ». Il consiste à fournir de l’énergie électrique entre deux électrodes immergées dans un récipient contenant de l’eau et des sels pour décomposer les molécules d’eau en oxygène et hydrogène. Une version plus sophistiquée et actuelle de ce procédé utilise des membranes spéciales (électrolyseurs à membrane) et des catalyseurs entre les électrodes qui, avec les électrodes, favorisent et accélèrent la production d’hydrogène. Notre invité de Talking with Scientists, le chercheur de SCCIMaría Retuerto affirme que les catalyseurs actuellement étudiés contiennent des métaux nobles comme le platine, l’iridium ou le ruthénium, des éléments chimiques qui, en plus d’être très coûteux, ont des limites car ils se détériorent en peu de temps. La solution consiste à rechercher des catalyseurs moins chers, plus efficaces et plus durables. C’est la proposition faite par María Retuerto et un groupe international de chercheurs dans un article publié dans Nature Communications. Le catalyseur a une teneur en ruthénium plus faible mais surpasse ceux existants en activité et surtout en durée car les expériences réalisées révèlent qu’il dure beaucoup plus longtemps sans détérioration.

Je vous invite à écouter María Retuerto, chercheuse au Institut de Catalyse et Pétrochimie du Conseil Supérieur des Recherches Scientifiques.

Référence:
María Retuerto et al. Électrocatalyseurs à pérovskite de ruthénium dopés au Na avec une activité de dégagement d’oxygène et une durabilité améliorées dans les milieux acides. Communication naturelle. EST CE QUE JE: 10.1038/s41467-019-09791-w