Transformer l’hydrogène en un liquide peu inflammable: des chercheurs de l’EPFL apportent le dernier élément à leur solution complète pour gérer l’entreposage et le transport du carburant du futur. Leurs travaux sont publiés dans "Nature Communications".
L’hydrogène fait figure de carburant du futur. Mais ce gaz propre, qui ne rejette que de la vapeur d’eau, reste hautement explosif. Il doit être stocké et transporté sous pression dans d’encombrants conteneurs. Ce caractère peu docile pose des problèmes de sécurité, de logistique et de rentabilité qui entravent fortement son utilisation.
La solution réside peut-être dans les travaux des chercheurs de l’EPFL.
Ces derniers ont mis au point un système simple, basé sur deux réactions chimiques: la première transforme l’hydrogène en un liquide aisément stockable et moins inflammable que l’essence – de l’acide formique – tandis que la seconde fait exactement l’inverse et restitue l’hydrogène. Ainsi transformé, le gaz peut être stocké simplement et sans risque. Autre application possible : utiliser le CO2 atmosphérique, responsable de l’effet de serre, pour synthétiser de nombreux produits chimiques.
L’équipe de Gabor Laurenczy avait déjà développé un procédé permettant de transformer simplement l’acide formique en hydrogène. La méthode avait fait l’objet de publications, notamment dans Science, et est actuellement en phase de développement industriel. Mais pour un système complet et cohérent, il manquait le procédé inverse: transformer l’hydrogène en acide formique. C’est désormais chose faite, grâce au soutien d’EOS Holding. La boucle est bouclée, et les chercheurs de l’EPFL décrivent ce procédé dans la revue Nature Communications.
Les chimistes sont parvenus à synthétiser de l’acide formique en une seule étape, simplement à partir d’hydrogène et du CO2, présent dans l’atmosphère. Les procédés conventionnels comportent plusieurs phases, sont complexes à mettre en œuvre et engendrent des sous-produits chimiques indésirables.
Les deux réactions chimiques – de l’hydrogène à l’acide formique, puis de nouveau à l’hydrogène – reposent sur une catalyse. Avantage: aucune matière n’est perdue durant la transformation, ce qui permet la construction de dispositifs durables.
Avec leurs deux catalyses, les chercheurs disposent maintenant de l’ensemble des technologies nécessaires à la fabrication d’un dispositif complet et intégré. Gabor Laurenczy imagine par exemple de petites unités de stockage d’énergie : le courant de panneaux photovoltaïques produit de l’hydrogène par électrolyse, le gaz est transformé et stocké sous forme d’acide formique, puis retransformé en hydrogène à la volée pour restituer de l’électricité quand le Soleil ne brille plus. «La simplicité de notre procédé permettrait de le faire à l’échelle domestique.»
Autre application possible, la synthèse de produits chimiques en utilisant le CO2 atmosphérique- En effet, l’acide formique est à la base de nombreuses synthèses organiques, dans l’industrie textile par exemple. «On fait d’une pierre deux coups : on séquestre une partie des 35 gigatonnes de CO2 que nous rejetons chaque année dans l’atmosphère, et on l’utilise pour synthétiser des matériaux.»
Je ne suis pas un lecteur régulier de Nature-Communications et c’est sans doute dommage sur ce coup là Un vieil article d’énerzine (qui a aussi un comité de lecture mais un peu futuriste) parlait déjà de la catalyse d’HH en HCOOH en utilisant du fer. Je me rapelle que l’hydrogène stocké avait à peu près la densité d’un stockage à 700bar mais à T° et pression ambiante ce qui semble évidemment de la plus haute importance pour l’avenir de cette planète Ainsi les dieux de la chimie sont-ils venus à notre secours en nous offrant une liaison covalente exploitable avec des matériaux abondants. Ce serait chouette si on avait des nouvelles de ce truc avant 4 ou 5 ans ..
Les dieux de la chimie sont d’autant plus sympas que la réaction en question (formation acide formique) est de façon remarquable très peu exothermique: autrement dit, il faudra apporter peu d’énergie pour retransformer l’acide formique en dihydrogène (et CO2 hélas, la séquestration sera de courte durée…): de l’ordre de 7% de ce qui est récupérable ensuite avec le dihydrogène, et on a donc un rendement de stockage théorique qui est loin d’être honteux par rapport à tous les autres de la chaine… Bon, donc la thermodynamique, “c’est fait”, reste à résoudre le problème de la cinétique, les suisses auraient donc trouvé les bon catalyseurs?
Travail très intéressant sur le stockage de l’hydrogène, mais qui donne l’impression de juste déplacer le problème : si le CO2 permet effectivement de stoker l’H2, comment stocke-t-on le CO2 en attendant de s’en servir ? Beaucoup de projets de carburants de synthèse buttent sur la faible disponibilité du CO2 dans l’air : 400 ppm, c’est beaucoup pour l’effet de serre, mais très peu dans l’absolu.
tout ce qui peut améliorer le stockage, (spécialement autour de l’H2, me ravit! mas pour ajouter à la remarque de hudax, que fait-on de l’oxygène issu de l’hydrolyse?
Il a été montré dans ce même débat que l’objectif de la marine américaine n’était pas (loin de là!) de faire des économies d’énergie ou d’améliorer quelque rendement, mais d’être autonome en carburant liquide. à energiestr: la disponibilité du CO2, et donc sa concentration au niveau de la réaction ramène au problème de cinétique évoqué plus haut. Mais la synthèse photovoltaique fonctionne très bien sans pré-concentration du CO2… Sinon, on peut aussi produire l’acide formique en sortie d’une industrie émettrice de CO2, ce n’est hélas pas ce qui manque.
“400 ppm, c’est beaucoup pour l’effet de serre” Cela reste à démontrer. Pour l’instant, on a des modèles qui ne servent à rien!
Gabor Laurenczy imagine par exemple de petites unités de stockage d’énergie : le courant de panneaux photovoltaïques produit de l’hydrogène par électrolyse, le gaz est transformé et stocké sous forme d’acide formique, puis retransformé en hydrogène à la volée pour restituer de l’électricité quand le Soleil ne brille plus. «La simplicité de notre procédé permettrait de le faire à l’échelle domestique.» Alors voyons: -les panneaux fastoche – l’électrolyseur OK, -ah il me faut quand même un petit stockage d’hydrogène et de CO2 – la catalyse vers acide formique c’est bon -un stockage d’acide formique – la catalyse vers H2 – merde, j’allais oublier la pile à combustible «La simplicité de notre procédé permettrait de le faire à l’échelle domestique.». Bientôt disponible dans le magazine “Système D”….
L’idée nouvelle “CO2 à partir de l’air” est la touche “génial mais demande des recherches” classique des laboratoires en mal de subventions. Ne nous attardons pas trop là-dessus. La “nouveauté” du procédé n’est en fait pas si nouvelle que ça. Mis à part la première synthèse de l’acide formique à partir de CO2 et d’hydrogène provenant d’hydrures métalliques(Moissan 1905), le coté “stockage d’hydrogène” a été beaucoup cité : en 1995 : () en 2008 : (). (Il y a d’autres liens, mais Enerzine ne le supporte pas. (On se demande bien pourquoi connaissant pat ailleurs les nombreux bugs de ce site qui a été manifestement fait à la va-vite). On peut se demander pourquoi ce fameux procédé ne se développe pas à grande vitesse. Y aurait-il par hasard un loup non mentionné ?
Le loup non mentionné est simple : l’hydrogène énergie n’a pas de débouchés actuellement. Les piles à combustible devraient devenir abordables cette année ou l’année prochaine tandis que l’hydrogène pur ne fonctionne bien dans presqu’aucune machine conçue pour le gaz naturel. Certes on peut les faire fonctionner un temps mais vu que l’hydrogène est finalement très différent de CH4, les machines le supportent mal, soit leur durée de vie, soit leur rendement ou la sécurité sont à repenser. Par certains cotés , HH est beaucoup moins dangereux que le butane et même le gaz nat , parce qu’il ne s’accumule pas. Mais sa T° de combustion est très élevée et il fragilise l’acier. Il faut donc redessiner les engins pour l’utiliser correctement (et changer de matériaux). A part ça tout baigne. HH tient ses promesses. L’acide formique a surtout de l’intéret pour les transports et en particulier les transports lourds. Dans un premier temps cependant , c’est le stockage à 700bar qui est utilisé. Comme tous les constructeurs l’ont adopté et que même EADS vient de faire certifier son propre réservoir sous pression, et tant qu’on ne produit que de petites séries avec de gros contrats de maintenance , la pression a l’avantage de la simplicité. L’acide formique ne change pas fondamentalement la donne , mais risque de devenir un succès planétaire au moins en B2B (logistique)
Quel serait le bilan énergétique, si on utilisait cet hydrogène avec du CO2 récupéré en sortie d’une centrale à flamme, ou d’une cimenterie, pour fabriquer du méthane ? Avec un apport continu d’hydrogène, (issu de “productions fatales”, éoliennes ou PV… de préférence), ne pourrait-on recycler “éternelllement”… le même CO2 ?
et l’hydrogène, rappellez-moi déjà comment on le produit ???
Oui c’est sûr qu’extraire de l’air 400 ppmv de CO2, ça doit être et facile et bon marché !!!