Carburant hydrogène à partir d'acide formique

De nouvelles recherches montrent que l'acide formique pourrait être utilisé comme source d'hydrogène sûre et facile à transporter pour les piles à combustible. Matthias Beller et ses collègues de l'Institut de catalyse Leibniz, à Rostock, en Allemagne, ont trouvé un moyen de convertir l'acide formique, un agent conservateur et antibactérien courant, en hydrogène gazeux à basse température.

Hydrogène à la demande : Une unité génératrice extrait l'hydrogène de l'acide formique et l'alimente dans une pile à combustible à membrane électrolytique polymère qui fait fonctionner un ordinateur portable.

Alors que l'hydrogène produit à l'aide de cette méthode pourrait ne pas être utilisé de sitôt dans les véhicules à pile à combustible, les chercheurs affirment que le processus pourrait produire des quantités suffisantes pour les micropiles à combustible qui alimentent les appareils électroniques portables, tels que les téléphones portables et les ordinateurs portables.

Le défi de produire, stocker et transporter de l'hydrogène à un prix abordable a empêché les piles à combustible de devenir populaires. Au lieu de transporter de l'hydrogène gazeux, il est plus pratique d'avoir un matériau contenant de l'hydrogène qui peut être décomposé pour générer le gaz là où il est nécessaire. Actuellement, le méthane et le méthanol arrivent en tête de liste des sources d'hydrogène pour les véhicules à pile à combustible. Ils sont généralement décomposés par reformage à la vapeur, ce qui nécessite des températures supérieures à 200 °C et une unité de reformage.

Les processus qui fonctionnent à des températures plus froides n'auraient pas besoin d'un reformeur ou de beaucoup d'énergie, et pourraient donc être plus adaptés à la production d'hydrogène pour les petites piles à combustible qui alimentent les appareils électroniques portables. Le nouveau processus, que Beller et ses collègues décrivent dans chimie appliquée , fonctionne à des températures de 26 à 40 °C. Les chercheurs mélangent de l'acide formique avec des amines et exposent le mélange à un catalyseur à base de ruthénium, qui décompose l'acide en hydrogène et en dioxyde de carbone.

L'avantage de l'acide formique est que c'est un liquide… et qu'il est relativement facile à manipuler, dit Beller. Alors que l'acide pur est corrosif, le mélange de l'acide avec des amines est bénin, dit-il.

L'acide formique peut également être utilisé directement dans une pile à combustible. Cela pourrait être plus facile car cela évite l'étape supplémentaire consistant à le convertir d'abord en hydrogène. Tekion, basée à Burnaby, au Canada, travaille avec le géant allemand de la chimie BASF, le plus grand producteur d'acide formique, pour commercialiser une pile à combustible qui utilise directement l'acide formique. Tekion, qui n'a pas encore de produit sur le marché, affirme que ses piles à combustible à acide formique sont plus petites et moins complexes que les piles à combustible directes au méthanol. Mais les piles à combustible à acide formique direct présentent le même inconvénient qui rend les piles à combustible au méthanol chères : les deux technologies sont moins efficaces que les piles à combustible à hydrogène.

Beller souligne que l'utilisation d'acide formique pour fabriquer de l'hydrogène présente également des inconvénients. Comparé au méthane et au méthanol, l'acide formique contient beaucoup moins d'hydrogène. Si vous utilisez tout l'hydrogène dans un kilogramme de méthanol, vous obtenez 4,19 kilowattheures d'énergie, tandis que l'hydrogène dans un kilogramme d'acide formique donne 1,45 kilowattheure.

Cela pourrait faire de l'acide formique une source d'hydrogène plus chère que le méthane ou le méthanol. Dans le même temps, le processus prend moins d'énergie que le reformage à la vapeur, et avec de meilleurs catalyseurs, les chercheurs pourraient rendre les coûts plus avantageux, dit Beller.

L'acide formique pourrait avoir une chance d'atteindre le marché des piles à combustible électroniques portables, suggère Richard Farmer, qui dirige l'équipe de production et de livraison d'hydrogène au laboratoire d'efficacité énergétique et d'énergie renouvelable du ministère de l'Énergie.

Cependant, pour fabriquer de grandes quantités d'hydrogène pour les véhicules à pile à combustible, le procédé devrait se comparer à la référence actuelle : le reformage vapeur-méthane. Avec une petite unité de reformage à vapeur dans une station-service, dit Farmer, nous avons atteint notre objectif à court terme de trois dollars par kilogramme [d'hydrogène], non taxé mais livré.

Beller et ses collègues ont peut-être un long chemin à parcourir pour produire des quantités suffisantes d'hydrogène bon marché pour les véhicules, mais ils discutent déjà de leur technologie avec deux constructeurs automobiles allemands. Ils travaillent également avec des ingénieurs pour construire un petit prototype de voiture qui utilise la technologie et qui devrait être prêt dans deux mois. Mais à court terme, dit Beller, les chercheurs considèrent l'acide formique comme une source de carburant pour l'électronique portable. Nous ne visons pas actuellement une utilisation massive dans les voitures - cela n'a pas de sens.

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