L'hydrogène industriel est sur le point d'être produit plus efficacement, grâce aux découvertes décrites dans un nouvel article publié par les chercheurs de l'Idaho National Laboratory. Dans le journal, Le Dr Dong Ding et ses collègues ont détaillé les avancées dans la production d'hydrogène, qui est utilisé dans le raffinage du pétrole, fabrication pétrochimique et comme carburant écologique pour le transport.

Les chercheurs ont démontré une production électrochimique d'hydrogène haute performance à une température plus basse qu'auparavant. Cela était dû à une avancée clé :une électrode à vapeur en céramique qui s'auto-assemble à partir d'un tapis tissé.

"Nous avons inventé une électrode à vapeur auto-assemblée en 3D qui peut être évolutive, " a déclaré Ding. " La porosité ultra-élevée et la structure 3-D peuvent rendre le transfert de masse/charge bien meilleur, donc la performance était meilleure."

Dans un article publié par la revue Sciences avancées , les chercheurs ont rendu compte de la conception, fabrication et caractérisation de cellules d'électrolyse à oxyde solide conductrices de protons (P-SOEC) hautement efficaces avec une nouvelle électrode à vapeur auto-assemblée en 3D. Les cellules fonctionnaient en dessous de 600 ^o C. Ils ont produit de l'hydrogène à un taux soutenu élevé en continu pendant des jours pendant les tests.

L'hydrogène est un carburant écologique en partie parce que lorsqu'il brûle, le résultat est de l'eau. Cependant, il n'y a pas de sources naturelles convenables convenables pour l'hydrogène pur. Aujourd'hui, l'hydrogène est obtenu par vaporeformage (ou "craquage") d'hydrocarbures, comme le gaz naturel. Ce processus, bien que, nécessite des combustibles fossiles et crée des sous-produits de carbone, ce qui le rend moins adapté à une production durable.

électrolyse à la vapeur, par contre, n'a besoin que d'eau et d'électricité pour séparer les molécules d'eau, générant ainsi de l'hydrogène et de l'oxygène. L'électricité peut provenir de n'importe quelle source, y compris le vent, solaire, nucléaire et d'autres sources sans émissions. Être capable de faire de l'électrolyse efficacement à une température aussi basse que possible minimise l'énergie nécessaire.

Un P-SOEC a une électrode à vapeur poreuse, une électrode à hydrogène et un électrolyte conducteur de protons. Lorsque la tension est appliquée, la vapeur traverse l'électrode à vapeur poreuse et se transforme en oxygène et en hydrogène à la limite de l'électrolyte. En raison de frais différents, les deux gaz se séparent et sont collectés au niveau de leurs électrodes respectives.

Donc, la construction de l'électrode à vapeur poreuse est critique, c'est pourquoi les chercheurs ont utilisé une méthode innovante pour le fabriquer. Ils ont commencé avec un modèle textile tissé, le mettre dans une solution précurseur contenant les éléments qu'ils voulaient utiliser, puis l'a cuit pour enlever le tissu et laisser la céramique. Le résultat était une version en céramique du textile original.

Ils ont mis le textile céramique dans l'électrode et ont remarqué qu'en fonctionnement, un pontage s'est produit entre les brins. Cela devrait améliorer à la fois le transfert de masse et de charge et la stabilité de l'électrode, selon le Dr Wei Wu, le principal contributeur à ce travail.

L'électrode et l'utilisation de la conduction protonique ont permis une production élevée d'hydrogène en dessous de 600 ^o C. C'est plus froid de plusieurs centaines de degrés que ce n'est le cas avec les méthodes conventionnelles d'électrolyse à la vapeur à haute température. La température plus basse rend le processus de production d'hydrogène plus durable, et nécessite également moins coûteux, matériaux résistants à la chaleur dans la cellule d'électrolyse.

Bien que l'hydrogène soit déjà utilisé pour alimenter les véhicules, pour le stockage d'énergie et comme énergie portable, cette approche pourrait offrir une alternative plus efficace pour la production à haut volume.