Réservoirs de carburant à hydrogène recyclable

L'un des défis de l'utilisation de l'hydrogène comme carburant de transport, en plus de trouver une source propre et bon marché du carburant lui-même, est de savoir comment le stocker de manière sûre et réversible sans prendre trop de place. L'hydrogène a une faible densité, il est donc nécessaire de le confiner soit sous pression, ce qui présente un danger pour la sécurité, soit chimiquement ou dans un matériau absorbant.

Dans le stockage chimique, l'hydrogène est lié aux molécules dans un matériau solide tel que l'ammoniac borane. L'avantage du stockage chimique est que ces matériaux sont des solides inertes et que l'hydrogène peut être facilement éliminé pour une réaction dans une pile à combustible. Mais les matériaux en cours de développement pour le stockage chimique de l'hydrogène ont une limitation majeure : les ravitailler une fois épuisés demande une grande quantité d'énergie. Aujourd'hui, les chercheurs ont développé une série de réactions pour ravitailler le matériau de stockage d'hydrogène à haute densité, l'ammoniac borane à des températures plus basses grâce à un processus qui consomme beaucoup moins d'énergie.

Le département américain de l'Énergie (DOE) a fixé l'objectif d'une voiture à pile à combustible à hydrogène pouvant parcourir 300 miles avec un seul réservoir de carburant en utilisant un stockage chimique d'hydrogène. Les voitures seraient emmenées dans un centre pour échanger les réservoirs usés contre de nouveaux, les réservoirs usés étant régénérés dans une usine.

La capacité d'un matériau à stocker chimiquement l'hydrogène est mesurée comme le pourcentage de son poids absorbé par l'élément ; afin d'atteindre ses objectifs, la référence du DOE pour les matériaux de stockage d'hydrogène est de 6 % en poids d'ici 2010 et de 9 % d'ici 2015. La bonne nouvelle concernant l'ammoniac borane est qu'il peut atteindre ou dépasser les objectifs de volume et de poids fixés par le DOE, dit Jamie Holladay , ingénieur de recherche principal au Pacific Northwest National Laboratory. L'ammoniac borane contient 19,6 pour cent d'hydrogène en poids. Le défi est la régénération du combustible usé, dit-il.

Une fois que vous avez extrait l'hydrogène de l'ammoniac borane, vous ne pouvez pas simplement le pressuriser avec plus d'hydrogène pour régénérer le carburant, car cela est trop énergivore, dit John Gordon , un chimiste de recherche au Laboratoire national de Los Alamos au Nouveau-Mexique. Afin de découvrir quelles réactions étaient susceptibles de fonctionner le mieux sans avoir à en tester des centaines sur le banc, les chimistes de Los Alamos ont collaboré avec David dixon , professeur de chimie à l'Université de l'Alabama, qui a développé des algorithmes pour prédire l'énergétique des réactions. Le groupe a ensuite testé les chimies les plus prometteuses et a découvert que l'utilisation d'un catalyseur à l'étain et la régénération du matériau en plusieurs étapes nécessitaient beaucoup moins d'énergie que la conduite directe de la réaction.

Bien sûr, un problème majeur demeure avant que les voitures à pile à combustible à hydrogène ne deviennent pratiques : développer des méthodes améliorées pour fabriquer du carburant à hydrogène en premier lieu, un défi sur lequel d'autres chercheurs travaillent.

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