Des cristaux comestibles pour stocker de l’hydrogène

Des chercheurs de l’Université américaine de Northwestern basée à Evanston dans l’Etat de l’Illinois ont développé un nouveau procédé chimique capable de stocker plus efficacement l’hydrogène pour un coût relativement faible.

Jusqu’à présent, les deux moyens les plus pratiques de stocker l’hydrogène étaient soit un refroidissement autour de -250 degrés Celsius pour le convertir sous forme liquide, ou soit le réaliser sous forme de gaz comprimé. Même si ces deux approches donneraient une bonne autonomie de route aux voitures intégrant une pile à combustible, l’un ou l’autre des systèmes employés demeurerait encore trop coûteux.

Ainsi, les chercheurs ont expérimenté le stockage de l’hydrogène à l’intérieur de «cages moléculaires», conçues à partir de chaînes de carbone, d’oxygène liant les atomes d’hydrogène par des ions métalliques. Ces structures dites organo-métalliques (MOF – Metal-Organic Frameworks) emprisonnent les atomes d’hydrogène de sorte que le gaz peut être récupéré en chauffant très sensiblement le matériau.

Jusqu’à présent, la plupart des MOF étaient fabriquées à partir de molécules organiques dérivées du pétrole telles que les composés du benzène, qui peuvent être toxiques ou difficiles à produire. Fraser Stoddart et ses collègues ont trouvé une façon simplifiée de fabriquer des MOF en utilisant des matériaux facilement disponibles.

Ainsi, les cages moléculaires sont cubiques, et chaque côté comprend de la gamma-cyclodextrine, un anneau moléculaire de glucose. Produites par des bactéries, cet amidon sucré est utilisé comme additif dans de nombreux aliments et produits pharmaceutiques.

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Selon l’équipe de recherche, la clé de voute pour créer ces cages se trouve dans la symétrie des anneaux de glucose. En présence d’alcool et d’eau, ils peuvent être regroupés en cubes maintenus ensemble par des ions de potassium ou par un métal similaire.

Lorsque l’alcool et l’eau sont enlevés, le matériel qui en résulte est à la fois stable et spacieux, offrant plus de 1300 m2 de surface – soit l’équivalent d’environ 6,5 courts de tennis – par gramme.

Ces MOFs ont déjà été produites par le passé, mais c’est la première fois qu’elles sont créées avec des ingrédients bons marchés.