L’hydrogène, l’élément le plus léger et le plus abondant sur terre, est un vecteur d’énergie qui pourrait contribuer à réduire la dépendance mondiale aux combustibles fossiles. Les méthodes actuelles de stockage et de transport de l’hydrogène présentent des défis en termes de sécurité, d’efficacité et de coût.
Une équipe de chercheurs de plusieurs institutions, dirigée par l’Université Lehigh, travaille sur une nouvelle classe de molécules et de processus chimiques pour améliorer le stockage et le transport de l’énergie verte à l’échelle mondiale.
Une équipe de chercheurs de plusieurs institutions, dirigée par l’Université Lehigh, a récemment reçu une subvention de 1,7 million de dollars de la National Science Foundation pour financer le développement collaboratif d’une nouvelle classe de molécules, de chimies et de processus chimiques pour améliorer le stockage et le transport de l’énergie verte à l’échelle mondiale.
L’équipe est dirigée par Srinivas Rangarajan, professeur associé de génie chimique et biologique à l’Université Lehigh, et comprend des chercheurs de l’Université de New York, du City College de New York et de l’Université de l’Oklahoma.
« C’est un effort convergent où nous examinons ce problème de manière multiscale », indique le Professeur Rangarajan, « de l’échelle atomique jusqu’aux chaînes d’approvisionnement mondiales ».
L’hydrogène : un vecteur d’énergie léger mais difficile à stocker
« L’hydrogène est l’un des vecteurs d’énergie les plus légers, ce qui est bien car la quantité d’énergie par gramme d’hydrogène est très élevée », explique Srinivas Rangarajan. « Mais un gramme d’hydrogène nécessite également beaucoup de volume de stockage, à moins que vous n’alliez à des températures vraiment basses et à une pression vraiment élevée. Donc, si vous voulez le transporter sur de longues distances, l’hydrogène liquéfié doit être stocké à des températures cryogéniques à des centaines de livres de pression atmosphérique. »
Les porteurs d’hydrogène organiques liquides
Une technique actuellement utilisée pour surmonter ce double problème de transport et de stockage utilise des porteurs d’hydrogène organiques liquides, ou LOHCs. En gros, l’hydrogène est ajouté à une molécule organique – appelée une molécule pauvre en hydrogène – qui est liquide dans des conditions ambiantes pour former une autre molécule qui est également liquide, le porteur riche en hydrogène.
« Au point où l’hydrogène est produit, vous hydrogénez cette molécule pauvre en hydrogène pour stocker l’hydrogène et former la molécule riche en hydrogène, que vous expédiez là où elle est nécessaire », explique-t-il. « Au point de demande, vous faites ce qu’on appelle la chimie de déshydrogénation, qui libère l’hydrogène. La molécule pauvre en hydrogène dépensée est ensuite renvoyée au point d’approvisionnement en hydrogène où elle peut être réutilisée ».
Améliorer l’utilisation des LOHCs
Les chercheurs travaillent sur une méthode qui pourrait améliorer l’utilisation des LOHCs de plusieurs façons. Ils étudient une nouvelle classe de molécules à base d’alcool, une nouvelle classe de chimies et des processus chimiques associés qui pourraient potentiellement augmenter la capacité de stockage d’hydrogène de la technologie LOHC et rendre les molécules plus sûres à transporter et à manipuler.
Leur approche pourrait également rendre le processus plus efficace en réduisant la pénalité énergétique associée aux processus d’hydrogénation et de déshydrogénation, étapes au cours desquelles une certaine énergie est normalement perdue.
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En synthèse
Ce travail pourrait avoir des répercussions significatives à l’échelle mondiale. En identifiant les bonnes combinaisons et chimies au niveau atomique, ils pourraient potentiellement ouvrir de nouvelles économies à travers le monde et créer un approvisionnement mondial en énergie renouvelable.
« Nous sommes à un point de basculement maintenant avec l’hydrogène », conclut Srinivas Rangarajan. « Les États-Unis prévoient de dépenser 8 milliards de dollars pour inciter à la construction d’une douzaine de hubs à hydrogène pour produire de l’hydrogène et l’utiliser pour alimenter les transports et l’industrie ».
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que l’hydrogène ?
L’hydrogène est l’élément le plus léger et le plus abondant sur terre. Il sert de vecteur d’énergie et pourrait contribuer à réduire la dépendance mondiale aux combustibles fossiles.
Quels sont les défis liés au stockage et au transport de l’hydrogène ?
Les méthodes actuelles de stockage et de transport de l’hydrogène peuvent être dangereuses, inefficaces et coûteuses.
Qu’est-ce que les LOHCs ?
Les LOHCs, ou porteurs d’hydrogène organiques liquides, sont une technique actuellement utilisée pour surmonter le double problème de transport et de stockage de l’hydrogène.
Comment l’équipe de chercheurs prévoit-elle d’améliorer l’utilisation des LOHCs ?
Ils étudient une nouvelle classe de molécules à base d’alcool, une nouvelle classe de chimies et des processus chimiques associés qui pourraient potentiellement augmenter la capacité de stockage d’hydrogène de la technologie LOHC et rendre les molécules plus sûres à transporter et à manipuler.
Quelles pourraient être les répercussions de ce travail à l’échelle mondiale ?
En identifiant les bonnes combinaisons et chimies au niveau atomique, ils pourraient potentiellement ouvrir de nouvelles économies à travers le monde et créer un approvisionnement mondial en énergie renouvelable.
Références
Université Lehigh. (2023). « L’hydrogène : un vecteur d’énergie prometteur pour un avenir durable »
