L'hydrogène a été salué comme le «carburant du futur» pour plusieurs raisons. D'abord, par rapport aux hydrocarbures classiquement utilisés, l'hydrogène présente un rendement énergétique plus élevé. Seconde, l'utilisation commerciale de l'hydrogène carburant, qui ne donne que de l'eau comme sous-produit, aiderait à atténuer la crise imminente du réchauffement climatique en réduisant l'utilisation de combustibles fossiles épuisables et polluants. Ainsi, les recherches en cours se concentrent sur des moyens efficaces et respectueux de l'environnement de produire de l'hydrogène combustible.

La production solaire d'hydrogène par une réaction photoélectrochimique (PEC) de séparation de l'eau est une méthode «verte» attrayante de production de carburant à l'hydrogène, en raison de son potentiel de rendement de conversion élevé, basses températures de fonctionnement, et la rentabilité. Cependant, séparation efficace de l'hydrogène gazeux d'un mélange de gaz (appelé gaz de synthèse) dans différentes conditions environnementales, s'est avéré être un défi. Un article récent publié dans la revue Technologie de séparation et de purification cherche à relever ce défi. Dans cette étude, un groupe de chercheurs de l'Institut de technologie de Nagoya, Japon, dirigé par le professeur Yuji Iwamoto, en collaboration avec des chercheurs en France, caractérisé avec succès une nouvelle membrane qui permet une séparation hautement sélective de l'hydrogène gazeux généré par la réaction PEC. Le professeur Iwamoto dit, « La séparation membranaire est attrayante en tant que technologie de purification de l'hydrogène gazeux à faible coût. Cependant, les techniques actuelles font face à plusieurs défis, par exemple, gonflement induit par l'eau avec des membranes polymères et une perméabilité à l'hydrogène inférieure avec le métal, polymère, et des membranes liquides supportées. "

Les chercheurs ont d'abord développé une membrane polymère hybride organique-inorganique, principalement constitué d'un polymère appelé polycarbosilane (PCS) formé sur un oxyde d'aluminium (Al 2 O 3 support poreux à base de ). Le professeur Iwamoto explique en outre :"En utilisant des PCS de haut poids moléculaire avec un point de fusion supérieur à 200°C, nous avons montré qu'une membrane PCS superhydrophobe pouvait être déposée sur un γ-Al mésoporeux 2 O 3 -Al macroporeux modifié 2 O 3 support tubulaire. "

Après avoir développé avec succès la membrane PCS, les chercheurs l'ont testé dans des conditions de réaction PEC. Comme supposé, la membrane PCS a montré une hydrophobie élevée. De plus, sous le flux d'un mélange gazeux très humide simulé à 50°C, la membrane PCS présentait une excellente sélectivité en hydrogène. Une analyse plus poussée a révélé que la perméation préférentielle de l'hydrogène à travers la membrane PCS était régie par le mécanisme de « diffusion à l'état solide ». Globalement, quelles que soient les conditions environnementales ambiantes prévues, la membrane PCS présentait une séparation efficace de l'hydrogène gazeux.

Avec le développement et la caractérisation de cette nouvelle membrane PCS, il est inévitable que son adoption commerciale ne facilite pas seulement l'utilisation de l'hydrogène comme combustible pour les besoins énergétiques, mais réduise également l'utilisation de combustibles fossiles non renouvelables. Le professeur Iwamoto conclut, "Avec ce développement technologique, nous attendons de grands progrès dans la production d'hydrogène respectueuse de l'environnement et durable."

Espérons que l'utilisation de la membrane PCS soit un pas vers une société basée sur l'hydrogène.