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Un procédé utilisant de la rouille rend la production d’hydrogène 25 fois plus efficace

Vis rouillée Wikimedia Commons

Le seul carburant capable de véritablement remplacer les énergies fossiles dans l’industrie lourde et pour le transport sur longue distance est l’hydrogène. Faut-il encore le produire sans émissions de CO2 et sans coûts prohibitifs. Des chercheurs de l’Université des sciences de Tokyo ont peut-être une solution.

L’hydrogène vert, c’est-à-dire produit sans émissions de gaz à effet de serre, est une des clés de la transition énergétique. Il offre notamment aujourd’hui le seul carburant capable de véritablement remplacer les énergies fossiles dans l’industrie lourde et pour le transport sur longue distance maritime, aérien et terrestre.

Voilà pourquoi de nombreux pays investissent en masse pour mettre sur pied de véritables filières d’hydrogène, de la production à la consommation en passant par la distribution et les véhicules. Il s’agit aussi bien de la Chine, de l’Allemagne, de la Corée du sud, du Japon, de la Californie. Seule ou presque la France par la voix de RTE et la Commission de régulation de l’énergie ne voient aucune raison d’accélérer le développement de l’hydrogène vert…

Produire de l’hydrogène vert à moindre coût

Il est vrai que la production en masse et à des coûts acceptables de l’hydrogène vert à partir d’électricité renouvelable, par électrolyse, est un objectif aujourd’hui difficile à atteindre. Ce procédé utilise beaucoup d’électricité et d’eau. Mais les progrès technologiques pour trouver d’autres procédés de fabrication sont rapides. Des chercheurs de l’Université des sciences de Tokyo viennent ainsi de créer une méthode permettant de produire efficacement et à moindre coût de l’hydrogène à partir de déchets organiques en utilisant de la rouille et une source lumineuse.

Ils utilisent la lumière d’une lampe au mercure-xénon, une solution d’eau et de méthanol, et un type particulier de rouille (ou d’oxyde de fer) appelé α-FeOOH. Leur méthode permet de produire 25 fois plus d’hydrogène que les techniques existantes utilisant des catalyseurs au dioxyde de titane. En outre, cette forme particulière de rouille empêche l’hydrogène gazeux généré de se «recoupler» avec de l’oxygène, ce qui rend la séparation des éléments plus facile et réduit dans le même temps le risque d’explosion.

«Nous avons été vraiment surpris de la génération d’hydrogène à l’aide de ce catalyseur, car la plupart des oxydes de fer ne sont pas connus pour se réduire en hydrogène», explique le scientifique des matériaux Ken-ichi Katsumata, de l’Université des sciences de Tokyo. «Par la suite, nous avons recherché la condition d’activation de α-FeOOH et avons constaté que l’oxygène était un facteur indispensable, ce qui était la deuxième surprise, car de nombreuses études ont montré que l’oxygène supprimait la production d’hydrogène en capturant les électrons excités», a-t-il ajouté.

En plus d’être moins coûteux que d’autres métaux utilisés comme catalyseurs pour produire de l’hydrogène, ce type de rouille semble également être très stable: les chercheurs rapportent qu’ils ont pu continuer leurs expériences en laboratoire avec succès pour une étonnante durée de 400 heures. Enfin, dernier avantage, la source d’hydrogène provient de simples déchets organiques.

L’équipe de l’Université des sciences de Tokyo souhaite maintenant approfondir son travail et comprendre pourquoi l’oxygène est si important pour le processus de production. Lorsqu’il a été retiré du catalyseur, les expériences ont échoué. «La fonction spécifique de l’oxygène dans l’activation de l’α-FeOOH induite par la lumière n’a pas encore été dévoilée. Par conséquent, l’exploration du mécanisme sous-jacent est le prochain défi», a annoncé Ken-ichi Katsumata.

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