Il y a de nombreuses étapes entre une percée en laboratoire et une application dans le monde réel. Et l'hydrogène vert vient peut-être de faire les premiers pas.

L'hydrogène vert a beaucoup à offrir. C'est un carburant propre qui peut non seulement réduire les émissions de gaz à effet de serre, mais aussi créer une nouvelle industrie d'exportation lucrative. Cependant, il a des défis importants qui doivent être résolus avant qu'il ne puisse atteindre son plein potentiel.

Mettre un bouchon dedans

L'un des enjeux majeurs de l'hydrogène vert est le stockage. Si l'hydrogène devait être stocké et transporté de la même manière que le gaz naturel, il faudrait le refroidir et le liquéfier. Mais alors que le gaz naturel se liquéfie à -161°C, l'hydrogène gazeux se liquéfie à -253°C. Refroidir quelque chose à cette température nécessite beaucoup d'énergie.

"En général, le stockage de l'hydrogène n'est pas bien compris, n'est pas mis à l'échelle et constitue potentiellement une partie très coûteuse de la chaîne", déclare Alison Reeve, directrice adjointe du programme Énergie et changement climatique au Grattan Institute.

Cependant, de nouvelles recherches de l'Université Deakin ont peut-être trouvé une solution intelligente avec le "fraisage à billes".

Le broyage à boulets utilise de l'énergie mécanique pour provoquer des réactions chimiques. Le processus ressemble à ceci :

1. Trouvez/construisez un gobelet qui peut tourner.
2. Remplissez le gobelet avec une douzaine de billes en acier inoxydable, le gaz que vous souhaitez stocker et un produit chimique inoffensif appelé nitrure de bore.
3. Commencez à faire tourner le gobelet pour que les billes en acier inoxydable commencent à se déplacer et provoquent une réaction chimique.

Et voilà ! Vous avez ce qu'on appelle une "réaction mécanique".

La réaction fait adsorber les gaz à la surface du nitrure de bore par des liaisons chimiques. En termes simples, le broyage à boulets peut potentiellement stocker de l'hydrogène gazeux sous forme de poudre solide, éliminant ainsi le besoin de le liquéfier.

"C'était une découverte accidentelle. Lorsque le gaz s'est lié à la poudre, la pression à l'intérieur du gobelet est tombée à zéro. Nous avons vérifié le gobelet à la recherche de fuites, mais nous n'en avons trouvé aucune", explique le Dr Srikanth Mateti, chercheur principal à l'origine de la découverte.

"Nous avons répété le processus 30 fois et avons obtenu les mêmes résultats."

Srikanth et ses collègues ont publié un article de recherche sur la façon dont cette technique peut séparer les gaz d'hydrocarbures (oléfines et gaz de paraffine) en adsorbant sélectivement un seul. Plus intéressant encore, le broyage à boulets offre de vastes économies d'énergie.

Avec la technologie actuelle, l'industrie pétrochimique sépare les mélanges gazeux d'hydrocarbures en utilisant un procédé de distillation cryogénique énergivore. Ce processus représente 15 % de la consommation énergétique mondiale.

Le processus est également moins énergivore que la liquéfaction de l'hydrogène gazeux. Cela pourrait potentiellement résoudre un problème majeur dans la chaîne d'approvisionnement en hydrogène vert.

Alors que l'article de Srikanth se concentre sur l'utilisation du broyage à boulets pour séparer l'oléfine et le gaz de paraffine, lui et son équipe travaillent actuellement sur un article pour stocker l'hydrogène gazeux. L'équipe de Srikanth détient également la propriété intellectuelle de la technologie permettant de stocker d'autres gaz avec la technique du broyage à boulets.

Tenez vos chevaux

L'étude ci-dessus de l'Université Deakin est passionnante pour les passionnés d'énergie verte. Malheureusement, le broyage à boulets n'est pas la solution miracle pour résoudre nos problèmes de carburant.

"Il peut falloir beaucoup de temps pour que la recherche passe du laboratoire à l'échelle industrielle", déclare Alison.

"Le panneau solaire le plus efficace que vous puissiez acheter actuellement a un niveau d'efficacité qui a été atteint en laboratoire en 1985."

"L'Australie a le deuxième plus grand pipeline de projets d'hydrogène annoncés. Il y a beaucoup de rendus 3D et de sites Web, mais nous n'avons pratiquement rien installé. Au contraire, nous sommes au milieu du peloton en termes de production."

Aie. Mais nous n'avons sûrement pas besoin d'attendre la fin des années 2050 pour voir si le broyage à boulets fonctionnera à l'échelle industrielle ?

Selon Alison, c'est là que le gouvernement peut intervenir.

Soutien du gouvernement

"Le gouvernement doit continuer à investir dans les démonstrations et la commercialisation de R&D à un stade précoce pour continuer à extraire des éléments du laboratoire et les rendre plus disponibles."

La recherche et le développement à un stade précoce sont risqués, de sorte que la plupart des investisseurs hésitent jusqu'à ce que les choses soient prouvées, ce qui rend difficile l'accès au capital.

Cependant, le soutien du gouvernement peut permettre de développer la recherche jusqu'à ce que les problèmes initiaux soient aplanis.

Les gouvernements peuvent également aider l'industrie en créant une « attraction du marché ». Après tout, vous pouvez avoir le plus grand système de stockage d'hydrogène au monde, mais il sera inutile si personne n'achète d'hydrogène.

Les énergies renouvelables sont un bon exemple de soutien du gouvernement à l'essor du marché.

"Le gouvernement australien a apporté un soutien important à la production d'énergie renouvelable, comme les parcs solaires ou les parcs éoliens. Mais en même temps, le gouvernement fédéral a légiféré pour que les détaillants d'énergie achètent de l'énergie renouvelable."

"C'est cette demande qui soutient des projets à grande échelle. C'est pouvoir aller dans une banque et dire "J'ai cinq clients qui vont l'acheter à ce prix pendant 5 ans."

Les vaccins contre le COVID-19 sont un exemple encore plus prémonitoire d'un pipeline de mise sur le marché rapide du laboratoire.

"Les gouvernements ont dit aux sociétés pharmaceutiques 'obtenez ce vaccin dès que possible et j'achèterai 5 millions de doses.'"

Ainsi, bien que des recherches telles que celles de Srikanth soient vitales pour une industrie de l'hydrogène vert, elles ne peuvent pas se produire dans le vide. Il a besoin du soutien du gouvernement pour prospérer. + Explorer plus loin

Une percée dans la séparation et le stockage des gaz pourrait accélérer le passage à l'hydrogène vert

Cet article a été publié pour la première fois sur Particle, un site Web d'actualités scientifiques basé à Scitech, à Perth, en Australie. Lire l'article original.