Des chercheurs de l’Université de Lund en Suède étudient un carburant pour voiture composé d’un liquide qui est converti en hydrogène par un catalyseur solide. Le liquide utilisé est ensuite vidé du réservoir et chargé d’hydrogène, après quoi il peut être réutilisé dans un système circulaire exempt d’émissions de gaz à effet de serre.
Une nouvelle approche pour le stockage de l’énergie
Les chercheurs de Lund ont démontré que la méthode fonctionne dans deux articles de recherche. Bien qu’il s’agisse encore de recherche fondamentale, elle a le potentiel de devenir un système de stockage d’énergie efficace à l’avenir. «Notre catalyseur est l’un des plus efficaces, du moins si l’on regarde les recherches disponibles au public», précise Ola Wendt, professeur au département de chimie de l’Université de Lund et l’un des auteurs.
Il est nécessaire de trouver des moyens alternatifs de produire, de stocker et de transformer l’énergie afin de réduire les émissions de dioxyde de carbone provenant des combustibles fossiles pour réduire l’impact sur le climat. Une voie implique le gaz d’hydrogène tant discuté, que beaucoup voient comme une solution future pour le stockage de l’énergie. La nature stocke l’énergie dans les liaisons chimiques, et l’hydrogène contient la plus haute densité d’énergie par rapport à son poids.
Le concept de LOHC
«Cependant, le gaz peut être difficile à manipuler, nous examinons donc un carburant liquide chargé d’hydrogène qui peut être livré à une pompe, de manière largement similaire à ce qui se passe dans les stations-service aujourd’hui», explique Ola Wendt. Le concept est connu sous le nom de LOHC (porteurs d’hydrogène organique liquide) et n’est pas nouveau en soi. Le défi est de trouver un catalyseur aussi efficace que possible, qui peut extraire l’hydrogène du liquide.
Le système est censé fonctionner avec un liquide qui est «chargé» d’hydrogène. Le liquide est pompé à travers un catalyseur solide qui extrait l’hydrogène. Celui-ci peut être utilisé dans une pile à combustible – qui convertit le combustible chimique en électricité – tandis que le liquide « usé » continue vers un autre réservoir. La seule émission est l’eau. Le liquide usé peut ensuite être vidé à une station-service avant de faire le plein de nouveau liquide chargé. Cela signifierait probablement une production à grande échelle de la substance, comparable aux raffineries de pétrole d’aujourd’hui.
En synthèse
Les chercheurs ont également calculé s’il pourrait être possible d’utiliser le carburant pour des véhicules plus grands tels que les bus, les camions et les avions. « Avec les grands réservoirs qu’ils ont, il pourrait être possible de couvrir presque la même distance que vous pouvez avec un réservoir de diesel. Vous convertiriez également environ 50% d’énergie en plus par rapport à l’hydrogène comprimé », commente Ola Wendt. Les liquides utilisés sont l’isopropanol (qui est un ingrédient courant dans le lave-glace) et la 4-méthylpipéridine.
Cela semble-t-il un peu trop beau pour être vrai ? Oui – pour l’instant du moins, un certain nombre de défis subsistent. L’un d’eux est que la durée de vie du catalyseur est plutôt limitée. Un autre est que l’iridium, sur lequel est basé le catalyseur, est un métal précieux.
« Mais nous estimons que vous avez besoin d’environ deux grammes d’iridium par voiture. Cela pourrait être comparé aux convertisseurs catalytiques de nettoyage des gaz d’échappement d’aujourd’hui, qui contiennent environ trois grammes de platine, de palladium et de rhodium, qui sont également des métaux précieux », conclut Ola Wendt.
C’est une solution technique basée sur la recherche fondamentale. Si une décision était prise pour un produit fini, Ola Wendt pense que le concept pourrait être prêt dans dix ans – à condition qu’il soit économiquement viable et qu’il y ait un intérêt de la société. Un autre problème est la façon dont l’hydrogène est produit – aujourd’hui, la plupart de la production n’est pas respectueuse du climat.
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L’hydrogène doit ensuite être stocké et transporté de manière efficace, ce qui n’est pas si simple aujourd’hui. Il y a aussi les risques de faire le plein d’hydrogène comprimé. Les chercheurs de Lund espèrent résoudre cela avec leur méthode.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que le concept de LOHC ?
LOHC (porteurs d’hydrogène organique liquide) est un concept qui implique l’utilisation d’un carburant liquide chargé d’hydrogène. Le liquide est pompé à travers un catalyseur solide qui extrait l’hydrogène. Ce dernier peut ensuite être utilisé dans une pile à combustible pour convertir le combustible chimique en électricité.
Quels sont les avantages de ce système ?
Ce système permet de stocker l’énergie de manière efficace et de réduire les émissions de gaz à effet de serre. De plus, le liquide utilisé peut être vidé du réservoir et rechargé d’hydrogène, ce qui permet de l’utiliser à nouveau dans un système circulaire.
Quels sont les défis à relever ?
Il y a plusieurs défis à relever, notamment la durée de vie limitée du catalyseur et le fait que l’iridium, sur lequel est basé le catalyseur, est un métal précieux. De plus, la production d’hydrogène n’est pas toujours respectueuse du climat.
Quand ce concept pourrait-il être prêt ?
Si une décision était prise pour un produit fini, le concept pourrait être prêt dans dix ans, à condition qu’il soit économiquement viable et qu’il y ait un intérêt de la société.
Quels sont les liquides utilisés dans ce système ?
Les liquides utilisés sont l’isopropanol, qui est un ingrédient courant dans le lave-glace, et la 4-méthylpipéridine.
Les informations de cet article sont basées sur les recherches de l’Université de Lund en Suède.
Article : « Acceptorless dehydrogenation of 4-methylpiperidine by supported pincer-ligated iridium catalysts in continuous flow » – DOI: 10.1039/D3CY00881A
