Réduire notre dépendance aux combustibles fossiles est un objectif très important sur lequel travaillent de nombreux scientifiques. Pour ce faire, il convient de se tourner vers l’option zéro émission du combustible hydrogène, mais pour qu’il soit viable, il faudrait trouver un moyen de le produire à moindre coût et sans avoir besoin d’une quantité phénoménale d’énergie. À présent, il existe une lueur d’espoir : des chercheurs ont élaboré une méthode permettant de produire efficacement de l’hydrogène en utilisant de la rouille et une source lumineuse.
La nouvelle installation mise au point par les chercheurs n’exploite que quelques ingrédients de base : la lumière d’une lampe au mercure-xénon, une solution d’eau et de méthanol, et un type particulier de rouille (ou d’oxyde de fer) appelé α-FeOOH. Les chercheurs ont expliqué comment cette méthode permettait de produire 25 fois plus d’hydrogène que les techniques existantes utilisant des catalyseurs au dioxyde de titane.
De nombreux défis à surmonter
L’un des plus grands défis dans le domaine de la production de carburant hydrogène est de pouvoir exciter les atomes d’hydrogène, en dehors des autres molécules, et de les garder ainsi sans que la réaction ne se déstabilise… Un défi de taille. Mais dans le cadre de cette nouvelle méthode, c’est en remplaçant le titane par de la rouille, que l’hydrogène gazeux généré semble être empêché de se recoupler avec de l’oxygène, ce qui rend la séparation des éléments plus facile et réduit en même temps le risque d’explosion.
Cette inflammabilité est l’une des raisons pour lesquelles l’hydrogène n’a pas encore fait son chemin en tant que combustible. L’autre raison est simplement que, séparer l’hydrogène (de l’eau, du méthane, etc.) demande une quantité d’énergie considérable, ce qui rend ce processus peu viable.
« Nous avons été vraiment surpris de la génération d’hydrogène à l’aide de ce catalyseur, car la plupart des oxydes de fer ne sont pas connus pour se réduire en hydrogène », explique le scientifique des matériaux Ken-ichi Katsumata, de l’Université des sciences de Tokyo. « Par la suite, nous avons recherché la condition d’activation de α-FeOOH et avons constaté que l’oxygène était un facteur indispensable, ce qui était la deuxième surprise, car de nombreuses études ont montré que l’oxygène supprimait la production d’hydrogène en capturant les électrons excités », a-t-il ajouté.
En plus d’être plus courant (et donc moins coûteux) que d’autres métaux utilisés comme catalyseurs pour produire de l’hydrogène, ce type de rouille semble également être très stable : les chercheurs rapportent qu’ils ont pu continuer leurs expériences en laboratoire avec succès pour une étonnante durée de 400 heures.
Un processus permettant de produire plus, avec moins…
Étant donné que la source d’hydrogène dans ce cas précis consiste en de simples déchets organiques, la nouvelle approche pourrait potentiellement faire une énorme différence pour les systèmes énergétiques, car il s’agirait d’un processus de production d’hydrogène qui produit plus avec moins.
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Dans tous les cas, que ce soit dans un moteur de voiture ou dans une centrale électrique, le seul sous-produit de l’hydrogène est l’eau. Et c’est cette promesse d’une source de carburant révolutionnaire et propre qui motive de nombreux scientifiques à se surpasser dans le but de générer de l’hydrogène, en utilisant des ressources abondantes comme l’eau et la lumière du soleil.
Au cours de ces dernières années, plusieurs catalyseurs ont été testés avec succès, offrant aux experts un certain nombre de pistes à explorer. Cependant, le défi d’obtenir quelque chose de viable commercialement, n’a pas encore été surmonté.
Cette dernière étude décrit un pas en avant significatif, mais de nombreuses recherches supplémentaires seront encore nécessaires avant de maîtriser ce vecteur d’énergie.
L’un des domaines que l’équipe souhaite étudier ensuite est la raison pour laquelle l’oxygène est si important pour le processus de production. En effet, lorsqu’il a été retiré du catalyseur, les expériences ont échoué. « La fonction spécifique de l’oxygène dans l’activation de l’α-FeOOH induite par la lumière n’a pas encore été dévoilée. Par conséquent, l’exploration du mécanisme sous-jacent est le prochain défi ! », a annoncé Katsumata.
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