Un nouveau catalyseur pourrait fournir le carburant hydrogène liquide du futur


Des chercheurs de l’Université de Lund en Suède étudient un carburant automobile composé d’un liquide converti en hydrogène par un catalyseur solide. Le liquide usé est ensuite vidé du réservoir et chargé d’hydrogène, après quoi il peut être réutilisé dans un système circulaire sans émissions de gaz à effet de serre.

Dans deux articles de recherche, les chercheurs de Lund ont démontré que la méthode fonctionne et que, bien qu’il s’agisse encore d’une recherche fondamentale, elle a le potentiel de devenir un système de stockage d’énergie efficace à l’avenir.

« Notre catalyseur est l’un des plus efficaces du marché, du moins si l’on considère les recherches accessibles au public », déclare Ola Wendt, professeur au département de chimie de l’Université de Lund et l’un des auteurs.

Trouver des moyens alternatifs de produire, de stocker et de transformer l’énergie afin de réduire les émissions de dioxyde de carbone provenant des combustibles fossiles est nécessaire pour réduire l’impact sur le climat. L’une des solutions consiste à hydrogène gazeux, dont on parle beaucoup, et que beaucoup considèrent comme une solution future pour le stockage de l’énergie. La nature stocke l’énergie dans des liaisons chimiques et l’hydrogène contient la densité énergétique la plus élevée par rapport à son poids.

« Cependant, le gaz peut être difficile à manipuler, c’est pourquoi nous envisageons un carburant liquide chargé d’hydrogène qui peut être livré à la pompe, d’une manière globalement similaire à ce qui se passe dans les stations-service aujourd’hui », explique Ola Wendt.

Le concept est connu sous le nom de LOHC (Liquid Organic Hydrogen Carriers) et n’est pas nouveau en tant que tel. Le défi consiste à trouver un catalyseur aussi efficace que possible, capable d’extraire l’hydrogène du liquide.

Le système est destiné à fonctionner avec un liquide « chargé » en hydrogène. Le liquide est pompé à travers un catalyseur solide qui extrait l’hydrogène. Celui-ci peut être utilisé dans une pile à combustible – qui convertit le carburant chimique en électricité – tandis que le liquide « usé » est acheminé vers un autre réservoir. La seule émission est de l’eau.

Le liquide usé peut ensuite être vidé dans une station-service avant d’être ravitaillé avec un nouveau liquide chargé. Cela signifierait probablement une production à grande échelle de cette substance, comparable à celle des raffineries de pétrole actuelles.

« Nous avons converti plus de 99 pour cent de l’hydrogène gazeux présent dans le liquide », explique Ola Wendt.

Les chercheurs ont également calculé s’il serait possible d’utiliser ce carburant pour des véhicules plus gros tels que des bus, des camions et des avions.

« Avec les grands réservoirs dont ils disposent, il pourrait être possible de parcourir presque la même distance qu’avec un réservoir de diesel. Cela permettrait également de convertir environ 50 % d’énergie en plus par rapport à l’hydrogène comprimé », explique Ola Wendt.

Les liquides utilisés sont l’isopropanol (qui est un ingrédient courant dans les lave-glaces) et la 4-méthylpipéridine.

Cela semble-t-il un peu trop beau pour être vrai ? Oui – pour l’instant du moins, un certain nombre de défis demeurent. La première est que la durée de vie du catalyseur est plutôt limitée. Une autre raison est que l’iridium, sur lequel repose le catalyseur, est un métal précieux.

« Mais nous estimons qu’il faut environ deux grammes d’iridium par voiture. Cela pourrait être comparé aux pots catalytiques de nettoyage des gaz d’échappement actuels, qui contiennent environ trois grammes de platine, de palladium et de rhodium, qui sont également des métaux précieux », explique Ola Wendt.

Il s’agit d’une solution technique basée sur la recherche fondamentale. S’il était décidé d’opter pour un produit fini, Ola Wendt estime que le concept pourrait être prêt d’ici dix ans – à condition qu’il soit économiquement viable et qu’il suscite l’intérêt de la société.

Un autre problème concerne la manière dont l’hydrogène est produit : aujourd’hui, la majeure partie de la production n’est pas respectueuse du climat. L’hydrogène doit ensuite être stocké et transporté de manière efficace, ce qui n’est pas si simple aujourd’hui. Il existe également des risques liés au ravitaillement en hydrogène comprimé. Les chercheurs de Lund espèrent résoudre ce problème grâce à leur méthode.

« Aujourd’hui, 98 % de tout l’hydrogène est d’origine fossile, produit à partir de gaz naturel. Le sous-produit est le dioxyde de carbone. D’un point de vue environnemental, l’idée de produire de l’hydrogène pour l’acier, les batteries et le carburant est inutile si elle est réalisée. en utilisant du gaz naturel », explique Ola Wendt, mais il explique que de nombreuses recherches sont en cours sur la façon dont « l’hydrogène vert » pourrait être produit en divisant l’eau en hydrogène et en oxygène à l’aide d’énergies renouvelables.

Dans le même temps, Ola Wendt estime que des décisions politiques sont nécessaires pour que les alternatives renouvelables et respectueuses du climat puissent prendre pied.

« Il faut que cela soit moins cher et cela prend des décisions politiques. Les énergies renouvelables n’ont aucune chance de rivaliser avec quelque chose que l’on vient de creuser dans le sol, où le transport est presque le seul coût, comme c’est le cas des combustibles fossiles », conclut-il.

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