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Un moyen moins cher de produire de l'hydrogène à partir de l'eau
L'un des principaux obstacles bloquant l'utilisation à grande échelle des piles à combustible sont les catalyseurs coûteux utilisés pour produire de l'hydrogène à partir de l'eau. Des chercheurs de l'Université de Calgary disent avoir mis au point une nouvelle méthode de fabrication de catalyseurs à l'aide de métaux peu coûteux.
Deux électrodes recouvertes de films Fe40Ni60O produisent de l'hydrogène et de l'oxygène à partir de l'eau en utilisant moins d'électricité que sans catalyseur. Crédit : Université de Calgary.
Deux professeurs de chimie, Curtis Berlinguette et Simon Trudel, publient aujourd'hui un papier dans La science montrant les performances de leurs électrocatalyseurs ainsi que des matériaux plus coûteux. Ils ont breveté leur méthode de production et ont formé une société appelée FeuEau Carburant qui prévoit d'avoir un produit disponible dès l'année prochaine. L'objectif est de fabriquer un électrolyseur, un appareil qui sépare l'eau pour fabriquer des carburants à base d'hydrogène et d'oxygène, suffisamment abordable pour les entreprises et les consommateurs.
Leur invention fabrique des catalyseurs à partir d'une combinaison de composés métalliques qui utilisent du fer, du cobalt et du nickel. Le processus, qui traite les composés métalliques ou les oxydes avec la lumière, ne nécessite pas de températures élevées.
La découverte dans notre article est la capacité de fabriquer des films de catalyseur avec une distribution uniforme de plusieurs métaux, dit Berlinguette. Nous utilisons une technique qui utilise la lumière pour décomposer les précurseurs sans danger pour l'environnement dans l'air dans nos films catalytiques. Le processus est évolutif et se traduit par presque tous les métaux du tableau périodique.
Les catalyseurs conventionnels sont fabriqués avec des métaux rares ou coûteux, tels que le platine. La méthode des chercheurs de Calgary produit des films qui sont amorphes dans leur forme moléculaire, plutôt qu'une structure cristalline. Cette structure très désordonnée les rend en fait plus réactifs.
Le professeur de Harvard Daniel Nocera, alors qu'il était au MIT, a présenté un catalyseur à faible coût fait d'oxyde de cobalt amorphe pour diviser l'eau pour fabriquer de l'hydrogène. Une société appelée Sun Catalytix a été créée en 2009 en utilisant des fonds de capital-risque et du gouvernement pour commercialiser son travail, mais elle a eu du mal à fabriquer un produit viable et s'est depuis tournée vers la fabrication de batteries à flux. (Voir, Sun Catalytix cherche un deuxième acte avec une batterie à flux .)
Berlinguette dit que lui et Trudel ont avancé des travaux antérieurs car leur processus peut être utilisé sur n'importe quel métal du tableau périodique et combine plusieurs métaux. Les catalyseurs hétérogènes amorphes sont bien connus, dit-il. Le problème est qu'il est difficile de fabriquer des matériaux amorphes avec de nombreux autres métaux (que l'oxyde de cobalt) et il est infiniment plus difficile d'introduire plusieurs types de métaux dans des films amorphes.
Un électrolyseur commercialement viable est considéré comme un élément clé de l'économie de l'hydrogène tant recherchée. Un bon catalyseur peut réduire la quantité d'électricité nécessaire pour produire de l'hydrogène et de l'oxygène à partir de l'eau. L'hydrogène serait ensuite stocké dans des réservoirs et introduit dans une pile à combustible pour produire de l'électricité selon les besoins.
Dans un premier temps, FireWater Fuel a l'intention de développer un électrolyseur pour produire de l'hydrogène pour le stockage d'énergie dans les parcs éoliens. Il a l'intention de créer un prototype commercial d'électrolyseur de la taille d'un congélateur qui convertirait quelques litres d'eau par jour en électricité pour les consommateurs d'ici 2015.