L'hydrogène est un vecteur énergétique très prometteur. Mais cela peut aussi être dangereux, car il est combustible et difficile à détecter. L'utilisation de l'hydrogène en toute sécurité nécessite des capteurs capables de détecter même la plus petite des fuites. Des chercheurs de l'Université de technologie de Delft (TU Delft, Les Pays-Bas), La KU Leuven (Belgique) et le Rutherford Appleton Laboratory (Royaume-Uni) ont découvert que le hafnium métallique est parfait pour le travail.

L'hydrogène est un remplacement viable pour les combustibles fossiles en tant que vecteur d'énergie dans un proche avenir. C'est propre, la vapeur d'eau et la chaleur étant les seuls sous-produits de la combustion, et vous pouvez en faire autant que vous le souhaitez en utilisant uniquement de l'eau et une autre source d'énergie (par exemple, énergie solaire). Mais il reste encore quelques obstacles à franchir pour organiser les infrastructures autour de l'hydrogène. L'un de ces obstacles est de trouver un moyen fiable de détecter l'hydrogène gazeux. L'hydrogène réagit avec l'oxygène, qui peut potentiellement provoquer une explosion. Il est également important de s'assurer que le moins d'hydrogène possible s'échappe dans l'atmosphère.

Très sensible

Bien qu'il soit difficile de détecter l'hydrogène, ce n'est pas impossible. Des capteurs optiques existent. Ce sont des matériaux qui absorbent les atomes d'hydrogène, un processus qui modifie leur réflectivité. Ce changement de réflectivité peut être mesuré, fournissant ainsi des informations sur la quantité d'hydrogène dans un endroit particulier.

"Jusqu'à maintenant, le palladium pur était principalement utilisé comme capteur optique d'hydrogène, " déclare le professeur Bernard Dam de la TU Delft. "Mais au cours des dernières années, nous avons montré à Delft qu'un alliage or-palladium est un bien meilleur capteur. D'autres chercheurs du monde entier étudient également cela." Palladium-or, qui sert aussi à faire des bijoux, a l'avantage de fonctionner à température ambiante. Malheureusement, il est incapable de détecter de faibles pressions d'hydrogène.

Facile à calibrer

Recherche dirigée par le doctorant Christiaan Boelsma de la TU Delft, qui vient d'être publié dans Communication Nature , montre que l'hafnium a cette sensibilité. Bernard Dam dit, "La propriété unique de ce matériau est qu'il peut mesurer optiquement un minimum de six ordres de grandeur de pression. La pression la plus basse mesurée est de 10 ^-7 ambiances, mais cette pression est déterminée par la configuration de mesure. Il semble qu'une pression inférieure de trois ordres de grandeur puisse être mesurée avec de l'hafnium, mais nous devons faire plus de recherches pour le confirmer. » Un autre avantage est que les propriétés optiques de l'hafnium changent linéairement avec la pression et la température du matériau. « Cela rend les capteurs d'hafnium très faciles à étalonner, " dit Dam.

L'hafnium est-il donc un meilleur capteur d'hydrogène que le palladium-or à tous égards ? Non, puisque le matériau fonctionne mieux à une température d'environ 120 degrés Celsius. Dam pense que ce problème peut être résolu en plaçant une fine couche de hafnium sur une fibre optique, avant de chauffer la fibre avec une LED de préchauffage (voir photo).

Économie d'hydrogène

Delft mène actuellement des recherches approfondies sur l'hydrogène. À la fin de l'année dernière, Le professeur Fokko Mulder a dévoilé le "Battolyser, " un dispositif qui combine le stockage d'électricité et la production d'hydrogène dans un seul système. Le Battolyser est un moyen peu coûteux de créer et de stocker de l'hydrogène, et rapproche ce que l'on appelle « l'économie de l'hydrogène ». Cette recherche sur les capteurs sensibles à l'hydrogène représente un autre pas dans la même direction.