Des chercheurs espagnols ont mis au point des matériaux innovants pour améliorer le processus de production d’hydrogène à partir de l’eau en utilisant des micro-ondes. Cette technologie permet d’obtenir de l’hydrogène vert à partir d’énergie électrique renouvelable, tout en évitant les émissions de CO2.
La recherche se concentre sur l’amélioration significative de la production d’hydrogène vert grâce à des cycles redox. Dans ces cycles, le matériau absorbe et libère de l’oxygène provenant de l’eau, séparant ainsi de manière stable l’hydrogène de l’oxygène. Le processus développé permet d’obtenir de l’hydrogène vert à partir d’énergie électrique renouvelable grâce à l’utilisation de matériaux aux propriétés redox réactives aux micro-ondes.
La base du cycle chimique redox repose sur le transfert d’électrons entre les atomes de différents éléments en présence d’un champ électromagnétique induit, ce qui permet l’électrification du processus. Les micro-ondes offrent des avantages uniques dans l’électrification d’un processus redox, tels que l’apport d’énergie électrique sans contacts et la réduction drastique de la température du cycle (de 1300 ºC à 400 ºC), maximisant ainsi l’efficacité énergétique.
Étude approfondie des propriétés des matériaux
La principale nouveauté de ces travaux réside dans l’étude exhaustive des propriétés des matériaux déterminant la performance du processus. Les bases de la conception des matériaux ont été établies pour adapter la production d’oxygène et d’hydrogène et ajuster l’état énergisé du matériau en fonction de l’application souhaitée. De plus, il a été démontré que l’oxygène peut être extrait par un processus pulsé hautement contrôlé et rapide.
«La conception des cavités ou des chambres où nous appliquons les micro-ondes, ainsi que le contrôle du processus de radiation sur ces matériaux, est essentielle pour tirer parti des avantages uniques offerts par la technologie des micro-ondes. Cette technologie a été établie dans de nombreuses applications industrielles ces dernières années grâce à sa rapidité de mise à l’échelle et à son efficacité énergétique élevée», explique Jose Manuel Catalá, directeur de l’Institut ITACA (UPV).
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Influence des dopants sur la production d’hydrogène
Au cours de la recherche, une étude détaillée de l’influence de différents dopants introduits dans la matrice du matériau (oxyde de cérium) sur la production d’hydrogène a été menée. Cela permet d’ajuster l’interaction avec les micro-ondes et les propriétés du matériau énergisé résultant. Ensuite, la capacité de production d’hydrogène de ce matériau et le mécanisme régissant le processus ont été étudiés, facilitant ainsi la conception future de matériaux.
José Manuel Serra, directeur de l’ITQ (UPV-CSIC), déclare : «Nous avons étudié la capacité de production d’hydrogène de ce matériau et le mécanisme qui gouverne le processus, ce qui facilitera la conception future de matériaux.»
L’étude, publiée dans la revue Advanced Energy Materials, a montré que les matériaux conçus et utilisés pour l’amélioration de l’hydrogène sont robustes et stables. Le projet a été financé par le Ministère des Sciences, de l’Innovation et des Universités grâce aux fonds européens NextGenerationEU et aux contrats Ramón y Cajal, ainsi que par la Generalitat Valenciana.
Article : « Enhanced Hydrogen Production in Microwave-Driven Water-Splitting Redox Cycles by Engineering Ceria Properties » – DOI: 10.1002/aenm.202401443
