211service.com
Un nouveau matériau facilite le stockage de grandes quantités de gaz naturel
Les voitures au gaz naturel restent un produit de niche, sauf dans quelques endroits dans le monde, même si le carburant est peu coûteux et que sa combustion émet moins de dioxyde de carbone que l'essence. Mais de nouvelles recherches suggèrent qu'une nouvelle classe de matériaux synthétiques pourrait stimuler une adoption plus généralisée en rendant plus facile et moins cher le carburant des voitures et le stockage de l'essence.
Une nouvelle façon de stocker le gaz naturel pourrait rendre les voitures particulières fonctionnant au carburant plus populaires.
Un obstacle pour ces véhicules est qu'à des températures et à une pression atmosphérique normales, le gaz naturel contient beaucoup moins d'énergie que le même volume d'essence. Une solution de contournement courante consiste à comprimer le gaz et à le stocker à haute pression, mais cela nécessite des stations-service coûteuses et des réservoirs volumineux qui occupent un espace précieux dans la voiture. La compression du gaz gaspille également de l'énergie.
Jeffrey Long , professeur de chimie et de génie chimique et biomoléculaire à l'Université de Californie à Berkeley, et ses collègues ont récemment démontré une solution prometteuse basée sur des matériaux de conception appelés cadres métallo-organiques, qui pourraient permettre aux voitures de stocker la même quantité de gaz à une pression beaucoup plus faible.
Une alternative émergente au stockage de gaz naturel comprimé (GNC) est le stockage dit de gaz naturel adsorbé (ANG), dans lequel le réservoir est rempli par un matériau poreux d'une grande surface. Le gaz est stocké car ses molécules adhèrent à la surface du matériau. Les systèmes CNG stockent le gaz à environ 250 atmosphères de pression, mais Long dit que son groupe vise à concevoir un système ANG qui peut le stocker à 35 à 65 atmosphères. Le stockage à 35 atmosphères signifierait que les personnes qui utilisent le gaz naturel pour le chauffage et la cuisine dans leur maison pourraient faire le plein de leur voiture à la maison en utilisant un compresseur simple et peu coûteux, dit-il.
Il n'y a pas encore de véhicules ANG disponibles dans le commerce, mais la technologie suscite un intérêt considérable et elle est assez mature. Ce projet a été soutenu par l'Advanced Research Projects Agency-Energy du Département américain de l'énergie, et le groupe de Long a également reçu l'assistance technique de Ford Motor Company, qui a vendu près de 60 000 véhicules au GNC depuis 2009.
Jusqu'à présent, cependant, la physique a limité la gamme de voitures utilisant des systèmes ANG. Le défi a été de développer un matériau qui adsorbe le gaz à la pression cible de 35 atmosphères, mais qui le libère également avant que la pression n'atteigne cinq à six atmosphères, la pression minimale à laquelle le moteur peut fonctionner. Dans les systèmes déjà démontrés, trop de gaz reste coincé dans le réservoir et ne peut pas être utilisé, dit Long.
Pour contourner ce problème, le groupe a utilisé des cadres métallo-organiques flexibles qui sont différents des cadres rigides essayés auparavant dans les systèmes ANG. Les matériaux se dilatent après avoir atteint une certaine pression, ouvrant leurs pores pour adsorber le gaz lors du remplissage. À une pression inférieure, mais légèrement supérieure à la pression minimale à laquelle le moteur tourne, les matériaux s'effondrent et expulsent tout le gaz afin que le moteur puisse l'utiliser.
Les nouveaux résultats suggèrent que les systèmes ANG basés sur ces matériaux pourraient atteindre des capacités de stockage plus élevées - et donc des portées plus longues - que ce qui était possible dans les systèmes utilisant des matériaux rigides. C'est une preuve de principe importante, mais une bonne quantité de travail d'ingénierie est nécessaire avant que des systèmes basés sur des matériaux comme ceux-ci puissent être commercialisés, dit Long.