Les chercheurs montrent une plaquette recouverte de leur nouveau catalyseur, ce qui réduit la quantité d'électricité nécessaire pour diviser l'eau en hydrogène et oxygène dans des conditions de pH neutre. Crédit :Tyler Irving/U of T Engineering
Un avenir alimenté par un carburant sans carbone dépend de notre capacité à exploiter et à stocker l'énergie à partir de sources renouvelables mais intermittentes, comme le solaire et l'éolien. Maintenant, un nouveau catalyseur développé à l'Université de Toronto Engineering donne un coup de pouce à un certain nombre de technologies d'énergie propre qui dépendent de la production d'hydrogène à partir de l'eau.
En plus d'être un ingrédient clé dans tout, du carburant aux engrais, l'hydrogène a un grand potentiel comme moyen de stockage d'énergie. L'idée serait d'utiliser de l'électricité renouvelable pour produire de l'hydrogène à partir de l'eau, puis inverser plus tard le processus dans une pile à combustible électrochimique, résultant en une énergie propre à la demande.
"L'hydrogène est une matière première industrielle extrêmement importante, mais malheureusement aujourd'hui, il est largement dérivé de combustibles fossiles, entraînant une empreinte carbone importante, " dit le professeur Ted Sargent, auteur principal sur un article en Énergie naturelle qui décrit le nouveau catalyseur. « L'électrolyse, c'est-à-dire la séparation de l'eau pour produire de l'hydrogène et de l'oxygène renouvelables, est une technologie convaincante, mais il a besoin d'autres améliorations en termes d'efficacité, Coût, et la longévité. Ce travail offre une nouvelle stratégie pour poursuivre ces objectifs d'une importance cruciale. »
Le laboratoire de Sargent fait partie de plusieurs groupes de recherche à travers le monde qui s'efforcent de créer des catalyseurs qui réduisent la quantité d'électricité nécessaire pour diviser l'eau en hydrogène et oxygène. Actuellement, les catalyseurs les plus performants reposent sur le platine, un matériau coûteux, et fonctionnent dans des conditions acides.
"Notre nouveau catalyseur est en cuivre, nickel et chrome, qui sont tous plus abondants et moins coûteux que le platine, " dit Cao-Thang Dinh, un co-auteur principal de l'article avec ses collègues chercheurs postdoctoraux Pelayo Garcia De Arquer et Ankit Jain. "Mais ce qui est le plus excitant, c'est qu'il fonctionne bien dans des conditions de pH neutre, ce qui ouvre de nombreuses possibilités."
L'eau de mer est la source d'eau la plus abondante sur terre, Dinh fait remarquer. Mais l'utilisation d'eau de mer avec des catalyseurs traditionnels dans des conditions acides nécessiterait d'abord d'éliminer le sel, un processus énergivore. Le fonctionnement à pH neutre évite le coût élevé du dessalement.
Pelayo et Dinh utilisent leur catalyseur dans un électrolyseur qui divise l'eau en hydrogène et oxygène. Crédit :Tyler Irving/U of T Engineering
Il pourrait également permettre l'utilisation de micro-organismes pour fabriquer des produits chimiques tels que le méthanol et l'éthanol. "Il existe des bactéries qui peuvent combiner l'hydrogène et le CO2 pour fabriquer des hydrocarbures, " dit Garcia De Arquer. " Ils pourraient pousser dans la même eau et absorber l'hydrogène au fur et à mesure de sa fabrication, mais ils ne peuvent pas survivre dans des conditions acides."
L'utilisation d'énergies renouvelables pour convertir les déchets de CO2 en carburants ou autres produits à valeur ajoutée est l'objectif du NRG COSIA Carbon XPrize. Une équipe du laboratoire de Sargent fait partie des cinq finalistes du concours international, en lice pour le grand prix de 7,5 millions de dollars américains.
