Des chercheurs de l’Université de l’Alberta ont développé un nouveau catalyseur qui pourrait révolutionner notre manière de produire de l’énergie et de purifier l’eau. Placé dans n’importe quel type d’eau et alimenté avec une petite quantité d’énergie, le catalyseur produit de l’hydrogène qui peut être injecté dans une pile à combustible pour générer de l’électricité ainsi que de l’eau distillée potable.
Le catalyseur a été découvert presque entièrement par hasard lorsque Robin Hamilton créait une électrode pour un étudiant de premier cycle travaillant sur un projet de valorisation des déchets de biomasse. Il a mélangé une combinaison de poudres et les a laissées reposer dans l’eau pendant la nuit, avec l’intention de terminer la cellule le lendemain. En revenant le matin, le mélange bouillonnait – une réaction extrêmement inhabituelle.
« Il se trouve que lorsque vous mélangez ces deux choses ensemble, elles interagissent, elles travaillent ensemble et l’hydrogène se dégage. Ça nous a stupéfiés « , déclare Hamilton, chercheur associé senior au Département de chimie.
Hamilton a ensuite consulté les professeurs de chimie Jeff Stryker et Jonathan Veinot, partageant la découverte inattendue et faisant appel à leur expertise respective. L’équipe a rapidement réalisé qu’ils avaient quelque chose de remarquable entre les mains : la combinaison spécifique de poudres pouvait servir de nouveau type de catalyseur.
Le catalyseur qu’ils ont créé est fabriqué avec un matériau non toxique et abondant. Il est facile et peu coûteux à produire, ce qui en fait une alternative abordable et accessible aux catalyseurs actuellement sur le marché, qui nécessitent des matériaux coûteux et en quantité limitée.
Leur catalyseur peut également être utilisé avec n’importe quel type d’eau, un autre facteur qui lui confère un avantage sur les méthodes actuelles de production d’hydrogène, telles que l’électrolyse de l’eau.
« Il y a une pénurie d’eau potable et c’est le plus gros problème avec l’électrolyse de l’eau pour produire de l’hydrogène : il faut utiliser de l’eau propre« , explique Hamilton. « Avec cela, vous n’avez pas besoin. Nous prenons quelque chose de sale, que vous ne pouvez pas boire, et nous produisons de l’hydrogène et de l’électricité dans une pile à combustible. Et cela rejette de l’eau que vous pouvez boire.«
« On pourrait transformer les bassins de résidus des sables bitumineux en carburant utilisable tout en purifiant l’eau. Cela semble trop beau pour être vrai, mais ce n’est pas le cas« , ajoute Veinot.
En plus d’être une amélioration notable par rapport aux catalyseurs actuellement disponibles, le nouveau catalyseur transforme également un processus généralement énergivore en quelque chose qui peut être réalisé à des températures beaucoup plus basses et avec moins d’apport énergétique.
Le nouveau procédé basé sur le catalyseur produit également peu d’oxygène , ce qui le rend moins volatile que les méthodes actuelles. Comme l’explique Hamilton, lors de l’utilisation d’une pile à combustible à hydrogène, la méthode la plus courante pour produire de l’hydrogène est l’électrolyse de l’eau. Ce processus divise l’eau en hydrogène et oxygène, les sépare, puis les recombine dans la pile à combustible pour générer de l’électricité.
« Lorsque vous mélangez de l’hydrogène et de l’oxygène et atteignez certaines concentrations, c’est un mélange explosif. Vous devez donc les séparer pour pouvoir les utiliser en toute sécurité. Avec notre méthode, nous séquestrons l’oxygène sans utiliser les séparateurs à membrane coûteux habituellement employés, et nous pouvons générer de l’hydrogène qui va directement dans la pile à combustible. Vous n’avez pas besoin de le séparer« , explique Hamilton.
« Pensez à avoir votre tuyau d’arrosage qui vous fournit de l’eau qui peut être convertie pratiquement à la demande en carburant. Cela élimine le transport, le stockage et les possibilités d’explosion« , ajoute Veinot.
Les chercheurs cherchent initialement à concevoir des dispositifs hors réseau qui pourraient aider les communautés éloignées ou contribuer à la gestion des catastrophes, lorsque l’accès au gaz naturel et à l’eau potable pose problème.
Ils envisagent un système tout-en-un, relativement compact et facile à utiliser – « un peu comme une machine SodaStream, mais au lieu de rejeter du CO2 pour obtenir votre boisson gazeuse, il dégage de l’hydrogène qui va dans votre pile à combustible pour produire de l’énergie« , explique Hamilton. « Les solutions hors réseau sont la cible initiale, car c’est là que nous pouvons avoir le plus d’impact.«
Applied Quantum Materials, une entreprise cofondée par Veinot, héberge Dark Matter Materials, une nouvelle entreprise cofondée par Stryker et Hamilton pour commercialiser le nouveau catalyseur et la méthode. Dark Matter Materials a déjà suscité l’intérêt du secteur local de l’énergie et de l’agriculture, ainsi que de plusieurs multinationales basées aux États-Unis, en Europe et en Asie.
« Nous sommes dans une situation unique en Alberta, car Edmonton va devenir un centre de l’hydrogène. L’Université de l’Alberta a une histoire d’implication dans le domaine de l’énergie, et le département de chimie a une histoire d’implication avec l’énergie en ce qui concerne les sables bitumineux« , déclare Veinot. « Nous avons maintenant une occasion cruciale de faire avancer cela au niveau supérieur. »
Légende illustration : Dans une pile à combustible utilisant le nouveau catalyseur découvert par les chercheurs de l’ua, l’eau fournie réagit avec le catalyseur pour produire de l’hydrogène et de l’eau potable. (photo : dark matter materials)
