Des chercheurs ont découvert un moyen moins onéreux de fabriquer de l’hydrogène à partir de l’eau : une équipe de scientifiques dirigée par l’UNSW a démontré un moyen durable d’obtenir de l’hydrogène, nécessaire entre autres pour alimenter les véhicules à hydrogène.
Des scientifiques de l’UNSW Sydney, de l’Université Griffith et de l’Université de technologie de Swinburne ont démontré que la capture d’hydrogène en le séparant de l’oxygène dans l’eau peut être effectuée en utilisant des métaux à faible coût comme le fer et le nickel (comme catalyseurs), ce qui accélère la réaction chimique, tout en nécessitant une quantité moindre d’énergie.
À noter que le fer et le nickel, que l’on trouve en abondance sur Terre, remplaceraient le ruthénium, le platine et l’iridium, des métaux précieux qui jusqu’à présent, sont considérés comme des catalyseurs de référence dans le processus de « fractionnement de l’eau ».
Le professeur Chuan Zhao, de l’École de chimie de l’UNSW, explique que dans le fractionnement de l’eau, deux électrodes appliquent une charge électrique à l’eau, ce qui permet à l’hydrogène d’être séparé de l’oxygène. Il peut ensuite être utilisé comme vecteur d’énergie dans une pile à combustible.
« Ce que nous faisons, c’est enduire les électrodes de notre catalyseur pour réduire la consommation d’énergie. Sur ce catalyseur, il y a une minuscule interface à une échelle nanométrique où le fer et le nickel se rencontrent au niveau atomique, ce qui devient ensuite un site actif pour la séparation de l’eau : c’est là que l’hydrogène peut être séparé de l’oxygène et capturé comme carburant, et l’oxygène peut être rejeté comme un déchet respectueux de l’environnement », explique-t-il.
Du fer et du nickel, mais à échelle nanométrique
En 2015 déjà, l’équipe du professeur Zhao a inventé une électrode nickel-fer pour de la génération d’oxygène avec une efficacité sans précédent. Cependant, Zhao estime qu’à eux seuls, le fer et le nickel ne sont pas d’assez bons catalyseurs pour la génération d’hydrogène, mais que c’est lorsqu’ils se rejoignent à l’échelle nanométrique que la « magie opère ».
« L’interface, à l’échelle nanométrique, change fondamentalement la propriété de ces matériaux. Nos résultats montrent que le catalyseur nickel-fer peut être aussi actif que le platine pour la génération d’hydrogène », explique-t-il. « Un avantage supplémentaire, est que notre électrode en nickel-fer peut catalyser à la fois la génération d’hydrogène et d’oxygène, donc non seulement nous pourrions réduire les coûts de production en utilisant des éléments qui sont abondants sur Terre, mais aussi permettre l’utilisation d’un seul catalyseur au lieu de deux ».
Et en effet : un rapide coup d’œil sur les prix actuels des métaux démontre clairement pourquoi cela pourrait être le changement nécessaire pour accélérer la transition vers la prétendue économie de l’hydrogène. Le fer et le nickel sont au prix de 0.12 € et 19.65 € respectivement le kilogramme. En revanche, le ruthénium, le platine et l’iridium sont au prix de 10.6 €, 37.9 € et 62.6 € respectivement par gramme. En d’autres termes, des milliers de fois plus chers.
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« En ce moment, dans notre économie des combustibles fossiles, nous avons cette grande incitation à passer à une économie de l’hydrogène afin que nous puissions utiliser l’hydrogène comme vecteur d’énergie propre et abondant sur Terre. Beaucoup de gens parlent de l’économie de l’hydrogène depuis des lustres, mais cette fois, il semble que cela arrive vraiment », a déclaré le professeur Zhao.
Selon lui, si la technologie de séparation de l’eau est développée, il pourrait y avoir un jour des stations de ravitaillement en hydrogène (tout comme les stations-service que nous connaissons aujourd’hui), où nous pourrions ravitailler nos véhicules à hydrogène avec de l’hydrogène produit par cette réaction de division de l’eau. Ce ravitaillement pourrait s’effectuer en quelques minutes, par rapport aux heures de recharge dans le cas des voitures électriques à batterie au lithium.