19.07.2022 - Helmholtz-Zentrum Hereon

Matériaux de stockage de l'hydrogène à partir de déchets industriels

Les alliages métalliques recyclés permettent une économie circulaire pour le stockage de l'hydrogène à l'état solide

Non seulement la production d'hydrogène vert, mais aussi son stockage sûr et compact constituent un défi majeur pour la transition énergétique. Les hydrures métalliques pourraient être une bonne solution : ils permettent de stocker de grandes quantités d'hydrogène dans un espace réduit. Cependant, l'extraction et la production des matériaux de haute pureté jusqu'à présent nécessaires émettent de grandes quantités de dioxyde de carbone. Des chercheurs du Helmholtz-Zentrum Hereon viennent de démontrer que les matériaux de stockage de l'hydrogène peuvent également être produits à partir de déchets industriels recyclés. Le résultat : une production de matériaux de stockage de l'hydrogène nettement plus respectueuse du climat.

Qu'il s'agisse de voitures, d'énergie ou de téléphones portables, la société moderne est construite sur des métaux et notre avenir dépend aussi fortement de ces matériaux. Le stockage de l'hydrogène d'une manière sûre, compacte et toujours respectueuse de l'environnement reste un défi majeur. Les hydrures métalliques pourraient constituer une solution intéressante, notamment pour les applications où le volume et la sécurité du système de stockage posent problème - par exemple, dans les stockages stationnaires, les stations de ravitaillement en hydrogène ou les navires - car ils peuvent offrir une densité de stockage très élevée. Des métaux de haute pureté sont généralement utilisés pour produire ces matériaux de stockage. Malgré leurs avantages, l'extraction et la production à grande échelle de ces matériaux constituent une lourde charge pour l'environnement car ils émettent de grandes quantités de gaz à effet de serre, sans parler de l'impact de l'extraction des matières premières sur le paysage lui-même. Des chercheurs de l'Institut Hereon pour la technologie de l'hydrogène viennent de montrer que des matériaux de stockage de l'hydrogène de haute qualité peuvent également être produits à partir de déchets métalliques industriels moins purs. Ces résultats permettent pour la première fois d'utiliser une stratégie d'économie circulaire pour produire des hydrures métalliques. Par conséquent, leur production est beaucoup plus respectueuse de l'environnement.

"L'utilisation d'approches d'économie circulaire pour la production de matériaux de stockage de l'hydrogène nous permet de relever les défis énergétiques que les temps modernes posent à notre société d'une manière plus durable", déclare le Dr Claudio Pistidda, scientifique à l'Hereon Institute of Hydrogen Technology.

Des millions de tonnes de déchets métalliques sont générés chaque année. Le recyclage de ces matériaux est crucial pour atténuer la menace que la demande sans cesse croissante de métal fait peser sur la croissance économique de nombreux pays. Bien que pour la plupart des alliages métalliques utilisés dans l'industrie, des méthodologies de recyclage efficaces soient en place, une quantité importante d'entre eux est encore perdue. La production d'hydrures métalliques à partir de matériaux autrement non recyclables pourrait permettre de récupérer de grandes quantités de ces déchets industriels, comme l'ont montré les scientifiques d'Hereon. Les hydrures métalliques semblent plutôt insensibles à la composition exacte de l'alliage, contrairement aux alliages métalliques, par exemple pour les besoins de la construction haute performance.

"Nos recherches ouvrent une nouvelle voie pour le développement de matériaux respectueux de l'environnement pour des applications de stockage d'hydrogène à haute performance", déclare le Dr Claudio Pistidda.

Contexte

Par rapport aux réservoirs d'hydrogène pressurisé ou liquide courants, les hydrures métalliques constituent une solution attrayante pour stocker l'hydrogène à basse pression et à température modérée de manière sûre et compacte. Les composés métalliques broyés en poudres fines ont une grande affinité pour l'hydrogène. Lorsqu'ils y sont exposés, cette affinité élevée entraîne la rupture des liaisons entre les deux atomes d'hydrogène de la molécule d'hydrogène (H2). Ensuite, les métaux se lient aux atomes d'hydrogène individuels, ce qui donne lieu à des espèces d'hydrure. Ce processus peut facilement être inversé en diminuant la pression d'hydrogène appliquée auparavant pour créer les hydrures métalliques ou en augmentant la température. Ainsi, tout comme une éponge avec de l'eau, les hydrures métalliques peuvent fixer l'hydrogène en quantités stupéfiantes et le libérer à nouveau rapidement. Au Hereon Institute of Hydrogen Technology, les scientifiques créent des matériaux nanostructurés pour le stockage de l'hydrogène, étudient des méthodes de production durables à grande échelle et évaluent ces matériaux dans des situations réelles.

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