L'hydrogène gazeux est le carburant vert parfait, il peut être extrait de l'eau et est non polluant. Mais bien que l'hydrogène soit l'élément le plus abondant dans l'univers, il ne se produit pas naturellement en grandes quantités sous forme de gaz sur Terre.

L'hydrogène gazeux est le carburant vert parfait, il peut être extrait de l'eau et est non polluant. Mais bien que l'hydrogène soit l'élément le plus abondant dans l'univers, il ne se produit pas naturellement en grandes quantités sous forme de gaz sur Terre.

La course est lancée pour trouver pas cher, efficace, moyens non polluants de produire et de stocker l'hydrogène. On sait depuis longtemps qu'un courant électrique provoquera la scission des éléments de l'eau - l'hydrogène et l'oxygène - pour produire de l'hydrogène et de l'oxygène dans un processus appelé électrolyse. Ce processus peut également être inversé pour produire de l'électricité lorsque l'hydrogène et l'oxygène gazeux interagissent dans une pile à combustible (la NASA utilise des piles à combustible pour alimenter des satellites et des capsules spatiales depuis les années 1960).

Jusque récemment, le coût de l'électricité a été un obstacle à la production de quantités industrielles d'hydrogène gazeux par électrolyse. Mais les technologies d'électricité renouvelable à faible coût ont levé cet obstacle.

Un autre obstacle est que la séparation efficace de l'eau en gaz hydrogène et oxygène a nécessité des catalyseurs métalliques rares et coûteux tels que le platine et l'iridium. L'iridium est l'un des éléments les plus rares et les plus coûteux sur Terre - il est souvent transporté ici par des météorites. Et même les catalyseurs à base d'iridium les plus stables ne peuvent résister à l'électrolyse que pendant une courte période.

"Si vous augmentez la température pendant l'électrolyse de l'eau, le catalyseur à base d'iridium va se dissoudre et vous le perdez, " explique le Dr Alexandr Simonov de la Monash School of Chemistry. " C'est la pire chose qui puisse arriver, dissoudre quelque chose qui coûte des centaines de dollars le gramme. Il peut également entrer dans d'autres composants de votre appareil électrolytique, les contaminer et les empêcher de fonctionner correctement.

Les premiers électrolyseurs à eau utilisaient de l'eau alcaline, et cela reste l'approche traditionnelle, dit le Dr Simonov. Mais une technologie plus avancée et efficace utilise un environnement acide, en utilisant des électrolytes à l'état solide - malheureusement, les catalyseurs ne peuvent pas résister longtemps à cet environnement.

Dr Simonov et les membres de son équipe de recherche, dont le Dr Manjunath Chatti et James Gardiner, ont fait une découverte avec un potentiel énorme pour résoudre le problème d'instabilité, rendre la production d'hydrogène par électrolyse de l'eau plus économiquement viable.

"Nous remplaçons l'iridium par des éléments abondants, pas cher, et fonctionner de manière plus stable, " dit le Dr Simonov. " Nous avons démontré leur stabilité dans des conditions très fortement acides et jusqu'à 80°C, qui est une température industriellement pertinente. Nous n'avons obtenu absolument aucune dégradation."

Le Dr Simonov décrit le système qu'il développe avec son équipe comme « d'auto-guérison ». Parce que tous les métaux, même l'iridium, se dissolvent pendant l'électrolyse, les chercheurs se sont demandé si la matière dissoute pouvait se redéposer sur l'électrode pendant le fonctionnement.

"Il s'est avéré que cela peut, " dit-il. " Nous avons produit une surface d'électrode très active basée sur des métaux abondants qui maintient des taux de fractionnement de l'eau pertinents pour l'industrie. " La température élevée et l'environnement fortement acide " rendent nos travaux les plus récents différents de pratiquement tout le monde dans le monde scientifique, et nous rapproche de l'application industrielle, " il dit.

L'Agence australienne des énergies renouvelables (ARENA) finance d'autres recherches, dans le but de produire une plus grande efficacité et de développer un processus de fabrication d'électrodes évolutif, adapté à l'industrie. Le Dr Simonov et son équipe travaillent pour atteindre cet objectif avec le professeur de chimie Monash Douglas MacFarlane et des collaborateurs de l'Australian National University, Professeur Antonio Tricoli et professeur Yun Liu.

Australie, avec son soleil et son vent abondants, a le potentiel de devenir une superpuissance des énergies renouvelables. En utilisant l'électrolyse, Le gaz hydrogène pourrait être créé à partir de l'excès d'électricité généré par de grands projets d'électricité renouvelable. Cet hydrogène pourrait être utilisé comme carburant en Australie et exporté vers des pays avides d'alternatives aux combustibles fossiles.

Des bus à hydrogène circulent désormais au Brésil, et la Corée du Sud et le Japon ont déjà démontré leur ferme engagement à adopter les véhicules à hydrogène et l'hydrogène comme principal vecteur d'énergie.

Le ministre fédéral des Ressources Matt Canavan a signé cette semaine une lettre d'intention avec la Corée du Sud pour développer un plan hydrogène d'ici la fin de l'année, signalant l'intention du gouvernement australien d'élargir le potentiel d'exportation. La poussée coïncide avec la publication d'un rapport de Geoscience Australia nommant le pays comme futur "leader mondial" dans le domaine.

Mais l'hydrogène gazeux est hautement combustible, et son transport présente certains défis. Une possibilité future consiste à convertir le gaz en ammoniac. Cet objectif est également exploré par le Dr Simonov et ses collègues au sein du projet Monash Ammonia dirigé par le professeur MacFarlane.

Le Dr Simonov dit qu'entre-temps, le fournisseur d'énergie AGL étudie comment la percée de l'électrolyse peut être étendue pour ajouter de l'hydrogène produit de manière durable aux conduites de gaz naturel en Australie, comme moyen de réduire les émissions de carbone. L'hydrogène est déjà utilisé de cette manière dans l'hémisphère nord, dit le Dr Simonov. Une autre entreprise australienne de premier plan démontrant un vif intérêt pour les technologies de l'hydrogène est Woodside, qui a fait des investissements substantiels dans la recherche Monash.

Le Dr Simonov et le professeur MacFarlane collaborent également avec une société australienne émergente, Solutions énergétiques ANT, qui développe un électrolyseur d'hydrogène portable avec un financement du Programme des centres de recherche coopérative. Une unité portable pourrait être chargée sur un camion et transportée là où de l'énergie renouvelable bon marché est disponible, dit le Dr Simonov.