Il est indéniable que l’hydrogène, riche en énergie, abondant et à émission zéro, pourrait jouer un rôle déterminant dans notre avenir énergétique. Cependant, des défis subsistent, en particulier en ce qui concerne le stockage et le transport efficaces de cette ressource. C’est là que le magnésium hydride (MgH2) entre en scène, offrant une solution potentielle malgré certaines contraintes.
Le magnésium hydride, grâce à sa capacité élevée, sa réversibilité remarquable, ses réserves abondantes et son coût modique, a captivé l’attention des chercheurs. Toutefois, certaines propriétés thermodynamiques et cinétiques du MgH2 restreignent actuellement son utilisation généralisée.
Plusieurs méthodes, telles que l’alliage, la catalyse et la nanostructuration, ont été suggérées pour pallier ces limitations.
En particulier, la nanostructuration de matériaux à base de Mg optimise l’absorption et la désorption de l’hydrogène. Dans ce contexte, la conception de matériaux de stockage d’hydrogène nanostructurés à base de Mg avec une architecture de type noyau-enveloppe vise à allier les avantages des différentes méthodes d’amélioration.
Une analyse récente dirigée par le Professeur Jianxin Zou de l’Université Jiao Tong de Shanghai, publiée dans « Industrial Chemistry & Materials », met en avant les avancées dans le domaine des matériaux de stockage d’hydrogène nanostructurés à base de Mg. Le travail se penche principalement sur les méthodes de préparation, les microstructures, les propriétés et les mécanismes associés.
Ces matériaux démontrent d’excellentes cinétiques d’absorption et de désorption de l’hydrogène ainsi que de robustes performances cycliques. De plus, grâce à leur structure singulière, ils présentent des propriétés inédites, telles qu’une résistance à l’oxydation atmosphérique et une rapide vitesse d’hydrolyse.
En ce qui concerne l’application concrète, un impressionnant prototype, le MH-100T, doté de 12 réservoirs de stockage d’hydrogène solide et de 14,4 tonnes de pastilles d’alliage Mg-Ni poreux, a été dévoilé, marquant un tournant dans le stockage et le transport d’hydrogène à l’état solide.
Malgré les progrès, des défis demeurent
Les systèmes de stockage d’hydrogène à base de Mg ont attiré beaucoup d’attention pour des applications possibles en tant que vecteurs d’hydrogène en raison de leurs densités élevées de stockage d’hydrogène, de leurs bonnes performances cycliques et de la grande abondance de Mg sur terre.
La réduction de la température de désorption de l’hydrogène à un niveau compatible avec la chaleur d’échappement d’une pile à combustible (environ 60-150°C) est probablement l’objectif le plus important de la recherche sur les matériaux de stockage de l’hydrogène nanostructurés à l’heure actuelle. Cependant, le plus grand défi reste l’incapacité actuelle de contrôler simultanément la cinétique, la thermodynamique et les performances cycliques d’une manière simple et efficace.
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Nombreuses sont les études qui mettent en relation les structures noyau-enveloppe et les propriétés améliorées de sorption de l’hydrogène du Mg/MgH2. Il devient ainsi essentiel de trouver les paramètres de traitement optimaux pour la synthèse de nanoparticules Mg/MgH2 nanostructurées de meilleure qualité.
« Dans cette revue, nous souhaitons présenter aux lecteurs les dernières recherches et développements sur les matériaux avancés de stockage de l’hydrogène à base de Mg et leurs perspectives d’avenir dans le domaine de l’énergie de l’hydrogène« , a conclu le Pr. Zou.
En synthèse
Le magnésium hydride se révèle être une option prometteuse pour répondre aux besoins de stockage et de transport de l’hydrogène. Si des obstacles persistent, les avancées scientifiques, portées par des équipes comme celle du Professeur Zou, laissent entrevoir un futur où l’hydrogène jouera un rôle central dans notre paysage énergétique.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que le magnésium hydride (MgH2) ?
Il s’agit d’un matériau prometteur pour le stockage d’hydrogène, connu pour sa grande capacité, sa réversibilité, sa disponibilité et son faible coût.
Pourquoi le MgH2 est-il pertinent pour le stockage de l’hydrogène ?
Grâce à ses propriétés exceptionnelles, il offre un potentiel considérable pour le stockage efficace de l’hydrogène, bien qu’il présente certaines limitations thermodynamiques et cinétiques.
Quels sont les défis actuels associés au MgH2 ?
La nécessité de contrôler simultanément les cinétiques, la thermodynamique et les performances cycliques de manière simple et efficace demeure un enjeu majeur.
Article : « Core–shell nanostructured magnesium-based hydrogen storage materials: a critical review » – DOI : 10.1039/D3IM00061C
