Une meilleure façon de produire de l'hydrogène ?

Un nouveau procédé d'utilisation d'alliages d'aluminium pour générer de l'hydrogène à partir de l'eau pourrait rendre les véhicules à pile à combustible plus pratiques, selon Jerry Woodall , professeur de génie électrique et informatique à Purdue.

Faire le plein : Cet alliage d'aluminium extrait rapidement l'oxygène de l'eau, formant ainsi de l'oxyde d'aluminium et libérant de l'hydrogène gazeux. L'hydrogène pourrait être utilisé à la place de l'essence dans les voitures.

Les piles à combustible à hydrogène sont attrayantes car elles ne produisent aucune émission nocive, mais l'hydrogène gazeux est difficile à transporter et les véhicules à hydrogène ont une autonomie limitée car il est difficile de stocker de grandes quantités d'hydrogène à bord. De nombreux chercheurs développent des méthodes pour stocker plus d'hydrogène, notamment en l'emballant dans des nanotubes de carbone ou en le stockant temporairement dans des composés chimiques. La solution de Woodall consiste à stocker l'hydrogène sous forme d'eau, en séparant l'hydrogène de l'oxygène uniquement lorsqu'il est nécessaire pour alimenter le véhicule.

Plus tôt cette année, Woodall a déclaré avoir réussi à générer des quantités importantes d'hydrogène en utilisant une combinaison d'aluminium et de gallium. Dans ces expériences, cependant, l'alliage contenait principalement du gallium, ce qui limitait à la fois la capacité de génération d'hydrogène du matériau et maintenait les coûts élevés. Lors d'une conférence sur la nanotechnologie vendredi, Woodall présentera de nouveaux travaux qui montrent que le processus réussit avec un alliage contenant 80 pour cent d'aluminium. Cela pourrait rendre le système beaucoup plus pratique en réduisant la quantité de gallium coûteux tout en augmentant la quantité de matière active.

Le processus de Woodall fonctionne en raison de la forte affinité de l'aluminium pour l'oxygène, ce qui provoque la séparation du métal, la formation d'oxyde d'aluminium et la libération d'hydrogène. Ce processus chimique de base est bien sûr bien connu, mais le problème est que dès que l'aluminium est exposé à l'air, il forme rapidement une fine couche d'oxyde d'aluminium qui scelle la majeure partie de l'aluminium et l'empêche de réagir avec l'eau. La perspicacité de Woodall, dit Sunita Satyapal , qui dirige le programme de stockage d'hydrogène du ministère de l'Énergie (DOE), doit utiliser du gallium pour empêcher cette couche de sceller complètement l'aluminium. Bien que les mécanismes moléculaires ne soient toujours pas compris, on sait que le gallium provoque des lacunes dans la couche d'oxyde qui permettent à l'aluminium de réagir rapidement avec l'oxygène de l'eau, mais pas avec l'oxygène de l'air.

Woodall envisage un système dans lequel les granulés d'aluminium seraient livrés aux stations-service où les conducteurs chargeraient environ 50 kilogrammes de granulés et 20 kilogrammes d'eau dans des conteneurs séparés, les deux étant mélangés selon les besoins pour générer de l'hydrogène et de l'oxyde d'aluminium. (Cela fournirait l'équivalent d'environ 60 kilogrammes d'essence, dit Woodall.) L'oxyde d'aluminium peut être recyclé en utilisant le même processus que celui utilisé pour les canettes d'aluminium, et le gallium peut être facilement séparé de l'oxyde d'aluminium et réutilisé.

Mais l'électricité nécessaire pour recycler l'aluminium pourrait être un problème, car ce serait une source majeure de pollution à moins qu'elle ne provienne de sources propres comme le solaire ou l'éolien. En outre, Satyapal dit que l'efficacité énergétique du processus est en deçà des objectifs du DOE.

Le DOE, en collaboration avec des sociétés pétrolières et automobiles, a fixé des objectifs pour la quantité d'hydrogène qui doit être stockée à bord d'un véhicule, dans le but de fournir la même autonomie que les voitures à essence sans modifier la conception des véhicules ni réduire l'espace de chargement et de passagers. Woodall dit qu'il peut atteindre les objectifs pour les voitures et autres véhicules légers, en partie en recyclant l'eau produite par les piles à combustible. Le DOE, cependant, estime que le processus de Woodall prendrait trop de place car, entre autres raisons, le recyclage de l'eau ne sera probablement pas pratique, dit Satyapal.

Woodall travaille avec AlGalCo, une startup basée à West Lafayette, IN, pour commercialiser le processus. Les premiers produits de l'entreprise seront des générateurs à pile à combustible fonctionnant à l'hydrogène produit avec une version de son alliage d'aluminium.

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