Des chercheurs sont à la recherche de méthodes économiques pour produire de l’hydrogène propre à partir d’eau, une ressource omniprésente, afin de remplacer les combustibles fossiles. C’est une avancée majeure dans la lutte contre le changement climatique.
L’hydrogène peut alimenter des véhicules tout en n’émettant que de l’eau, et est aussi un élément chimique crucial dans de nombreux processus industriels, notamment dans la fabrication de l’acier et de l’ammoniac.
« En utilisant le catalyseur à base de cobalt préparé par notre méthode, on pourrait éliminer le principal obstacle du coût de production de l’hydrogène propre dans un électrolyseur. » a déclaré Di-Jia Liu, chimiste senior au laboratoire national d’Argonne.
Une équipe multi-institutionnelle menée par le Département de l’Energie des États-Unis (DOE) a mis au point un catalyseur à faible coût pour un processus qui produit de l’hydrogène propre à partir d’eau. Les autres contributeurs sont les laboratoires nationaux Sandia et Lawrence Berkeley du DOE, ainsi que Giner Inc.
Di-Jia Liu, également chercheur à l’école d’ingénierie moléculaire Pritzker de l’Université de Chicago, a expliqué : « Un processus appelé électrolyse produit de l’hydrogène et de l’oxygène à partir d’eau et existe depuis plus d’un siècle. »
L’électrolyseur PEM (membrane échangeuse de protons), une technologie de nouvelle génération, peut diviser l’eau en hydrogène et oxygène avec une efficacité accrue à température proche de la pièce, rendant ces appareils idéaux pour la production d’hydrogène propre à partir de sources renouvelables intermittentes comme le solaire et l’éolien.
Cependant, l’utilisation de l’iridium, dont le coût actuel du marché est d’environ 5000 dollars l’once, en tant que catalyseur de l’anode de cet électrolyseur, représente un obstacle majeur à l’adoption généralisée de ces appareils. Le nouveau catalyseur, principalement à base de cobalt, un matériau nettement moins cher que l’iridium, pourrait aider à surmonter cette difficulté.
Giner Inc., une entreprise leader dans la recherche et le développement d’électrolyseurs et de piles à combustible, a évalué ce nouveau catalyseur sous des conditions de fonctionnement industriel, obtenant des performances et une durabilité largement supérieures à celles des catalyseurs concurrents.
L’exploit de l’équipe s’inscrit dans l’initiative Hydrogen Energy Earthshot du DOE, qui vise à abaisser le coût de production de l’hydrogène vert à un dollar par kilogramme en une décennie. Cette réalisation pourrait transformer l’économie nationale, avec des applications allant du réseau électrique à la fabrication, en passant par le chauffage résidentiel et commercial.
Légende illustration : Le chimiste principal Di-Jia Liu inspecte un échantillon de catalyseur à l’intérieur d’un four tubulaire après traitement thermique, tandis que le post-doctorant Chenzhao Li transporte un réacteur sous pression pour la synthèse de catalyseurs. (Image du laboratoire national d’Argonne.)
Cette recherche a été publiée le 12 mai dans Science et a été soutenue par le DOE Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, Hydrogen and Fuel Cell Technologies Office, ainsi que par un financement du laboratoire d’Argonne pour la recherche et le développement.
Article basé sur le contenu de Joseph E. Harmon
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