(Très bon pour les voitures à hydrogène non polluantes. Un conseil, attendez avant d'acheter une voiture électrique polluante. note de rené)

Produire de l’hydrogène bon marché va bientôt être possible

 Nathalie Mayer source : Futura Sciences

Journaliste

Publié le 20/10/2019

L'hydrogène, l'industrie en utilise beaucoup. Pour la fabrication des engrais ou du verre plat ou pour le traitement thermique de pièces mécaniques. Certains l'imaginent même bientôt prendre une place importante dans notre mix énergétique, venant notamment alimenter les voitures de demain. Mais avant cela, il faudra trouver une solution propre et bon marché pour le produire à l'échelle industrielle. Et des chercheurs semblent aujourd'hui avoir fait un nouveau pas dans cette direction.

Aujourd'hui, la majorité de l'hydrogène consommé - notamment par l'industrie - est produit par reformage de gaz naturel. Une solution bon marché, mais peu respectueuse de l'environnement et fortement émettrice de CO₂. L'électrolyse apparaît comme une technologie plus verte. À condition qu'elle soit alimentée par une électricité renouvelable. Mais le procédé coûte encore trop cher. Un coût lié, entre autres, à celui des catalyseurs utilisés qui sont à base de métaux précieux tels que le platine ou l'iridium.

Le saviez-vous ?

Pour produire de l’hydrogène par électrolyse, il faut injecter de l’eau dans le système. Celle-ci réagit à l’anode pour former de l’oxygène gazeux (O₂) et des ions hydrogène chargés positivement (H⁺). Ces derniers traversent alors une membrane, direction la cathode. Là, ils rencontrent des électrons et se recombinent en hydrogène gazeux (H₂) à l’aide d’un catalyseur.

Des chercheurs du SLAC National Accelerator Laboratory (États-Unis) envisagent désormais une solution s'appuyant sur un catalyseur bon marché. Une fine poudre noire qui consiste en des nanoparticules de phosphure de cobalt déposées sur du simple carbone.

Au-delà du coût du système, s'est aussi posée la question de sa robustesse. Car d'autres catalyseurs bon marché ont déjà été testés. « Mais jusqu'à présent, uniquement à l'échelle du laboratoire », explique Thomas Jaramillo, directeur du laboratoire. « C'est à ma connaissance la première fois qu'un catalyseur montre son efficacité à l'échelle industrielle. »

Un électrolyseur commercial utilisé dans les expériences. Les électrodes pulvérisées avec la poudre de catalyseur sont empilées à l’intérieur des plaques métalliques centrales et comprimées avec des boulons et des rondelles. L’eau entre par un tube à droite et les gaz d’hydrogène et d’oxygène par des tubes à gauche. © Nel Hydrogen 

Un catalyseur robuste

Le catalyseur au phosphure de cobalt a parfaitement fonctionné pendant toute la durée de l'essai. Soit pas moins de 1.700 heures. De quoi prouver sa robustesse pour un usage industriel, y compris dans un environnement aux températures, pressions et densités de courant élevées et dans des conditions très acides.

Parmi les défis qui se sont posés aux chercheurs : réussir à produire un phosphure de cobalt suffisamment uniforme. « Les performances de ce catalyseur doivent encore être améliorées et sa synthèse mieux maîtrisée », reconnaît Katherine Ayers, vice-présidente de la recherche et du développement chez Nel Hydrogen, un fabricant d'équipement pour l'électrolyse. « Mais je suis surprise par sa stabilité. »

Ainsi les travaux des chercheurs du SLAC National Accelerator Laboratory laissent espérer qu'un hydrogène vert et bon marché pourra bientôt être produit à l'échelle industrielle. Avec pour idée d'alimenter l'industrie, chimique notamment, mais aussi les piles à combustible de nos futurs véhicules à hydrogène. Et pourquoi pas même, offrir une nouvelle solution de stockage pour l'électricité produite à partir d'énergies renouvelables intermittentes.

CE QU'IL FAUT RETENIR

• L’électrolyse est, a priori, une solution verte pour produire de l’hydrogène.
• Mais elle coûte encore cher.
• Pour en limiter le coût, des chercheurs proposent de remplacer les traditionnels catalyseurs à base de métaux précieux par un catalyseur à base de phosphure de cobalt.
• Les premiers tests sont prometteurs.

Vers l'hydrogène bon marché ?

Des chercheurs de General Electric ont mis au point un prototype de production d'hydrogène par électrolyse en réduisant considérablement les prix de revient.

Article de BE États-Unis, paru 20/03/2006

Ils prétendent ainsi avoir atteint un coût consolidé de 3$ par kilogramme d'hydrogène, contre environ 8$ pour les procédés classiques actuels. Ce prix de revient comprend le coût de la cellule, celui de l'électricité et les frais d'opération et de maintenance. Un kilogramme d'hydrogène est thermiquement équivalent à un gallon US d'essence (3,785 litres) dont le prix de détail actuel est de l'ordre de 2,5 dollars.

L'innovation principale tient à la structure de la cellule, conçue dans un plastique "maison" (le Noryl) résistant à l'électrolyte alcalin. Les électrodes sont matérialisées par des films métalliques minces appliqués sur le squelette plastique. Actuellement, le coût élevé de la cellule d'électrolyse est un frein à l'abaissement des coûts de production de l'hydrogène dans les installations fixes destinées à alimenter les postes de distribution de l'hydrogène.

L'équipe de Richard Bourgeois, à GE, envisage de réduire encore d'un facteur 2 d'ici 2010 le coût de fabrication des cellules pour parvenir à un équivalent de 0,4$ par kilogramme d'hydrogène. De même, le recours à des énergies électriques distribuées et moins coûteuses (comme l'éolien) devrait contribuer à abaisser fortement la part de l'énergie dans le coût total. Quant au rendement de conversion, il devrait passer de 68% à 76% dans les cinq années à venir.

Ce programme s'inscrit dans le cadre de la New York State Highway Initiative qui a reçu 2 millions de dollars du congrès fédéral au cours de l'année fiscale passée.