Si vous vous demandez quand une voiture à hydrogène deviendra une option viable pour vous, prendre le coeur. Une équipe comprenant des scientifiques du National Institute of Standards and Technology (NIST) a peut-être surmonté un obstacle important à la fabrication de piles à combustible à hydrogène en créant un moyen de vérifier si les catalyseurs coûteux dont les piles ont besoin ont été incorporés rapidement et efficacement. Des méthodes de mesure améliorées sont essentielles pour rapprocher l'énergie hydrogène d'une production de masse économique.

Les véhicules à hydrogène n'ont pas encore conquis la route comme les électriques, mais ce n'est pas par manque d'efficacité ou de respect de l'environnement. L'hydrogène gazeux contient environ trois fois plus d'énergie en masse que les combustibles fossiles, et le seul sous-produit d'une pile à combustible est l'eau. Mais, alors que le remplissage d'un réservoir de carburant avec de l'hydrogène est rapide, la construction du moteur n'est pas, au moins selon les normes industrielles. Une pile à combustible nécessite de fines couches d'un catalyseur à base de platine pour convertir l'hydrogène en énergie électrique, et l'industrie manquait d'un moyen efficace d'évaluer les propriétés des couches. Ce manque est une raison seulement environ 1, 800 véhicules à hydrogène étaient en circulation il y a environ un an, et ils peuvent coûter deux fois plus cher qu'un véhicule conventionnel.

Le catalyseur doit se présenter sous la forme de deux couches minces de chaque côté d'une feuille de polymère qui ressemble à une pellicule de plastique, l'approche de l'industrie a donc consisté à traiter le catalyseur comme de l'encre. Le processus mélange des particules de platine avec du carbone pour former un fluide noir profond qui ressemble même à de l'encre. Ensuite, une machine ressemblant à une presse à journaux dépose le mélange pendant que la feuille se déroule d'un rouleau géant. Le problème est que le platine dans cette encre coûte plus de 35 $ le gramme (1 $, 000 l'once), les fabricants ont donc besoin d'un moyen de s'assurer qu'il y en a juste assez pour faire le travail, et pas une goutte coûteuse de plus. Et le processus doit être suffisamment rapide pour fabriquer des piles à combustible pour des milliers de voitures par an, ce qui signifie que le plastique doit rouler rapidement.

L'équipe, qui comprenait des scientifiques du NIST et de l'industrie, ont trouvé une réponse issue de leur expérience de mesure de petits objets pour une industrie complètement différente :la fabrication de puces informatiques. Mais leur approche habituelle, basé sur la réflexion de la lumière d'un laser à partir d'une surface de puce, a exigé une refonte.

"Nous avons une expertise dans les méthodes optiques pour mesurer des caractéristiques inférieures à 10 nanomètres sur des puces, et les particules de platine sont à la même échelle, " a déclaré le physicien du NIST Michael Stocker. " Nous savions fondamentalement ce que nous faisions, mais les copeaux ne volent pas à 30 mètres (environ 100 pieds) par minute, il y avait donc un défi de vitesse. Plus, tu regardes quelque chose de noir, nous n'avions donc pas beaucoup de lumière réfléchie à mesurer.

Après avoir relevé ce défi par la recherche et le développement, l'équipe a construit un nouvel instrument utilisant une technologie standard qui peut détecter les faibles niveaux de lumière réfléchis par les minuscules particules de platine lorsque la feuille défile à un mètre ou deux par minute.

Stocker a déclaré qu'il n'y a pas d'obstacles fondamentaux à l'extension de la méthode ou à l'augmentation de la vitesse pour répondre aux besoins futurs de l'industrie. Par exemple, un fabricant pourrait disposer une rangée de ces instruments pour numériser une feuille d'un mètre de large, chacun identifiant les points chauds dans une section particulière. Bien que la méthode doive probablement être combinée avec d'autres techniques telles que la fluorescence X pour former une solution complète, Stocker a déclaré que cela laisse les fabricants de piles à combustible dans une bonne position.

"C'est juste de l'ingénierie optique à partir de maintenant, " at-il dit. " L'industrie peut le prendre à partir d'ici. "