Le premier réacteur chimique thermodynamiquement réversible capable de produire de l'hydrogène sous forme de flux de produit pur représente une avancée « transformationnelle » dans l'industrie chimique, les auteurs d'une nouvelle étude affirment.

Le nouveau réacteur, décrit aujourd'hui dans la prestigieuse revue académique Chimie de la nature , évite de mélanger les gaz réactifs en transférant l'oxygène entre les flux de réactifs via un réservoir d'oxygène à l'état solide.

Ce réservoir est conçu pour rester proche de l'équilibre avec les flux de gaz réactifs au fur et à mesure qu'ils suivent leur trajectoire réactionnelle et conserve ainsi une « mémoire chimique » des conditions auxquelles il a été exposé.

Le résultat est que l'hydrogène est produit sous forme de flux de produit pur, supprimant le besoin d'une séparation coûteuse des produits finaux.

Dirigé par l'Université de Newcastle, ROYAUME-UNI, la recherche a impliqué des experts des universités de Durham et d'Édimbourg et de l'European Synchrotron Radiation Facility en France, et a été financé par le Conseil de recherche en génie et en sciences physiques (EPSRC).

Professeur Ian Metcalfe, L'auteur principal et professeur de génie chimique à l'Université de Newcastle a déclaré :

"Les changements chimiques sont généralement effectués via des réactions mixtes dans lesquelles plusieurs réactifs sont mélangés et chauffés. Mais cela conduit à des pertes, conversion incomplète des réactifs et un mélange final de produits qui doivent être séparés.

« Avec notre réacteur à mémoire à hydrogène, nous pouvons produire des produits purs, produits séparés. On pourrait l'appeler le réacteur parfait."

Élément le plus abondant dans l'univers

L'hydrogène est l'élément le plus abondant dans l'univers. Produit par la division de molécules d'eau, la transition vers les énergies renouvelables a conduit à une augmentation de ce qu'on appelle «l'hydrogène vert».

L'hydrogène est une réserve d'énergie propre et utile et peut être utilisé comme combustible, pour produire de l'électricité et peut être stocké et transporté via les réseaux de gaz.

Tous les processus, qu'ils soient chimiques, mécaniques ou électriques - sont thermodynamiquement irréversibles, et sont moins efficaces qu'ils ne le seraient autrement.

Cela signifie que dans les réacteurs chimiques traditionnels, lorsque l'hydrogène est produit, il doit être séparé des autres produits, un processus qui est à la fois coûteux et souvent énergivore.

Décrivant leur nouveau système, l'équipe démontre un réacteur chimique capable pour la première fois d'approcher le fonctionnement thermodynamiquement réversible.

Faire réagir l'eau et le monoxyde de carbone pour générer de l'hydrogène et du dioxyde de carbone, le système empêche également le carbone d'être transporté dans le courant de production d'hydrogène sous forme de monoxyde de carbone ou de dioxyde de carbone, évitant ainsi la contamination du produit.

'Inverser' le réservoir un peu comme un interrupteur, l'équipe a montré qu'il est possible d'atteindre une conversion élevée dans le système afin que le dioxyde de carbone et l'hydrogène soient produits à chaque extrémité du réacteur sous forme de produits purs.

« Alors que la production classique d'hydrogène nécessite deux réacteurs et une séparation, notre réacteur accomplit toutes les étapes dans une unité, " ajoute le professeur Metcalfe.

"Et pendant que nous démontrons le concept avec de l'hydrogène, le concept de réacteur à mémoire peut également être appliqué à d'autres processus."