Des scientifiques utilisent la lumière du soleil et du métal liquide pour produire de l'hydrogène propre à partir de l'eau
Un nouveau procédé qui contourne les limites de l'électrolyse
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Des chercheurs ont créé un processus utilisant des métaux liquides, alimentés par la lumière du soleil, qui peut produire de l'hydrogène propre à partir d'eau douce et d'eau de mer. Cette méthode permet aux chercheurs de "récolter" des molécules d'hydrogène à partir de l'eau tout en évitant les nombreuses limites des méthodes actuelles de production d'hydrogène. Elle offre une nouvelle voie d'exploration pour la production d'hydrogène vert en tant que source d'énergie durable.
Gallium
Philip Ritchie
L'hydrogène en tant que combustible énergétique vert est depuis longtemps au centre des préoccupations d'innombrables scientifiques et industriels. Depuis des décennies, les chercheurs s'efforcent de trouver la méthode la plus économique pour produire de l'hydrogène vert de manière fiable afin d'alimenter les secteurs de l'énergie, des transports, de la fabrication et de l'agriculture, transformant ainsi la production dans de multiples secteurs de l'économie mondiale.
"Nous disposons désormais d'un moyen d'extraire de l'hydrogène durable, en utilisant de l'eau de mer, qui est facilement accessible tout en s'appuyant uniquement sur la lumière pour la production d'hydrogène vert", a déclaré l'auteur principal et candidat au doctorat Luis Campos.
Le professeur Kourosh Kalantar-Zadeh, chercheur principal à l'école d'ingénierie chimique et biomoléculaire, affirme que l'étude est une vitrine étonnante de la façon dont la chimie naturelle des métaux liquides peut créer de l'hydrogène. Son équipe a produit de l'hydrogène avec une efficacité maximale de 12,9 % et travaille actuellement à l'amélioration de cette efficacité en vue de sa commercialisation.
"Pour la première démonstration de faisabilité, nous considérons que l'efficacité de cette technologie est très compétitive. Par exemple, les cellules solaires à base de silicium ont commencé avec un rendement de 6 % dans les années 1950 et n'ont pas dépassé les 10 % avant les années 1990".
"L'hydrogène offre une solution énergétique propre pour un avenir durable et pourrait jouer un rôle central dans l'avantage international de l'Australie dans une économie de l'hydrogène", déclare le Dr François Allioux, co-directeur du projet.
Au cœur de cette technologie se trouve le gallium, un métal dont le point de fusion est bas, ce qui signifie qu'il a besoin de moins d'énergie pour passer d'un état solide à un état liquide. L'équipe du professeur Kalantar-Zadeh repousse depuis des années les limites chimiques et techniques des métaux liquides pour créer de nouveaux matériaux. La capacité des particules de gallium à absorber la lumière a attiré leur attention.
Cette découverte a débouché sur une technologie utilisant un processus chimique circulaire : des particules de gallium sont suspendues dans de l'eau de mer ou de l'eau douce et activées sous l'effet de la lumière du soleil ou de la lumière artificielle. Le gallium réagit avec l'eau pour devenir de l'oxyhydroxyde de gallium et libérer de l'hydrogène.
"Après avoir extrait l'hydrogène, l'oxyhydroxyde de gallium peut également être réduit à nouveau en gallium et réutilisé pour la production future d'hydrogène, ce que nous appelons un processus circulaire", explique le professeur Kalantar-Zadeh.
Le gallium à l'état liquide est un élément fascinant. À température ambiante, il ressemble à un métal solide, mais lorsqu'il est chauffé à la température du corps, il se transforme en flaques métalliques liquides.
Selon M. Campos, la surface du gallium liquide est chimiquement très "non collante" et la plupart des matériaux ne s'y fixent pas dans des conditions normales. Mais lorsqu'il est exposé à la lumière dans l'eau, le gallium liquide réagit à sa surface, s'oxydant et se corrodant progressivement. Cette réaction crée de l'hydrogène propre et de l'oxyhydroxyde de gallium à sa surface.
"Le gallium n'avait jamais été exploré auparavant comme moyen de produire de l'hydrogène à des taux élevés au contact de l'eau - une observation si simple qui avait été ignorée auparavant", déclare le professeur Kalantar-Zadeh.
La recherche menée par l'université de Sydney a été publiée dans Nature Communications.
Pourquoi les scientifiques s'intéressent-ils tant aux molécules d'hydrogène ?
De nombreux industriels et scientifiques estiment que l'hydrogène est le candidat idéal pour devenir une source d'énergie durable, contribuant de manière significative à la réduction des émissions de gaz à effet de serre. L'hydrogène "vert", comme son nom l'indique, est fabriqué à partir de sources renouvelables.
L'hydrogène est l'un des éléments les plus abondants sur Terre et peut être obtenu à partir d'un large éventail de composés, tels que l'eau (l'eau contient deux molécules d'hydrogène). Lorsque l'hydrogène brûle, il ne produit aucun polluant, seulement de l'eau, mais il peut néanmoins générer des niveaux élevés d'énergie ou de puissance.
Les efforts pour produire de l'hydrogène vert se sont concentrés sur le "fractionnement de l'eau", c'est-à-dire la division des atomes dans les molécules d'eau pour libérer de l'hydrogène à l'aide de méthodes telles que l'électrolyse, la photocatalyse et le plasma (éclairs artificiels).
Mais le processus nécessaire pour séparer les atomes d'hydrogène et d'oxygène dans l'eau s'est heurté à de nombreux obstacles, notamment la nécessité d'utiliser de l'eau purifiée, un coût élevé ou de faibles rendements d'hydrogène.
La méthode introduite par l'équipe du professeur Kalantar-Zadeh avec du gallium liquide permet d'éviter bon nombre de ces obstacles. Elle peut utiliser de l'eau de mer et de l'eau douce et, comme le processus est circulaire, le gallium utilisé dans la réaction peut être réutilisé.
Le professeur Kalantar-Zadeh a déclaré : "Il existe un besoin mondial de commercialiser une méthode très efficace pour produire de l'hydrogène vert. Notre procédé est efficace et facile à mettre à l'échelle".
L'équipe s'efforce à présent d'accroître l'efficacité de la technologie et son prochain objectif est de mettre en place un réacteur de taille moyenne pour extraire l'hydrogène.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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