L’aluminium, ce matériau omniprésent dans notre quotidien, est réputé pour sa propension à s’oxyder au moindre contact avec l’air ou l’eau. Pourtant, des chercheurs coréens viennent de démontrer qu’il pourrait révolutionner la production d’hydrogène.
Menés par le professeur Yong-Tae Kim, des scientifiques de POSTECH et de l’université de Sogang ont transformé un défaut en avantage : en modifiant sa structure, ils ont rendu l’aluminium stable et performant dans un électrolyseur alcalin.
Résultat ? Une efficacité améliorée de 50 % pour produire de l’hydrogène à partir de l’eau.
Pourquoi cherche-t-on un meilleur catalyseur ?
L’hydrogène est souvent présenté comme l’énergie du futur. Contrairement aux hydrocarbures, il ne rejette que de l’eau lorsqu’il est utilisé dans une pile à combustible. Encore faut-il le produire proprement ! L’une des méthodes les plus prometteuses repose sur l’électrolyse de l’eau : en appliquant un courant électrique, on décompose H₂O en oxygène et en hydrogène.
Le problème ? Ce procédé a besoin d’un catalyseur, c’est-à-dire d’un matériau qui accélère la réaction sans être consommé. Aujourd’hui, le nickel et le fer sont les métaux privilégiés pour cette tâche. Mais ces catalyseurs souffrent d’un manque d’efficacité et de durabilité. L’ajout de l’aluminium pourrait bien être la solution.
Comment l’aluminium améliore-t-il la réaction ?
Dans un électrolyseur, deux réactions clés ont lieu :
- La réaction de production d’hydrogène (HER) : les ions H⁺ captent des électrons pour former du dihydrogène H₂.
- La réaction de production d’oxygène (OER) : les ions hydroxydes OH⁻ libèrent des électrons pour générer de l’oxygène O₂.
Or, c’est justement cette seconde réaction qui pose problème : elle est lente et énergivore. C’est là qu’intervient l’aluminium.
D’ordinaire, il se corrode très vite dans un environnement alcalin. Mais les chercheurs ont réussi à le stabiliser, ce qui modifie l’organisation électronique du catalyseur Ni-Fe. Cette nouvelle configuration facilite la libération des électrons, accélérant ainsi la production d’oxygène.
Une efficacité démontrée en laboratoire
Lors des tests réalisés avec un électrolyseur alcalin, les résultats sont sans appel :
- Le catalyseur Ni-Fe-Al affiche une performance 50 % supérieure à celle des catalyseurs classiques.
- Il maintient un courant élevé même à basse tension, un critère clé pour optimiser l’efficacité énergétique.
- Sa stabilité à long terme est confirmée, un point essentiel pour une utilisation industrielle.
Autrement dit, cette innovation n’est pas seulement théorique : elle fonctionne réellement et pourrait être mise en œuvre à grande échelle.
La révolution de l’hydrogène est pour quand ?
Cette découverte remet en cause les modèles classiques des catalyseurs. En intégrant de l’aluminium, on améliore radicalement leur efficacité tout en réduisant les coûts et la complexité du procédé.
L’hydrogène est un enjeu majeur pour la transition énergétique. Avec des électrolyseurs plus performants, on pourrait produire un hydrogène plus abordable, plus propre et plus accessible.
Le professeur Yong-Tae Kim est optimiste : cette avancée pourrait accélérer l’essor de l’économie de l’hydrogène et devenir un jalon majeur dans les technologies d’énergie renouvelable.
Résumé des points clés
- L’aluminium, réputé instable, a été stabilisé pour améliorer l’efficacité des catalyseurs.
- En électrolyse alcaline, il accélère la réaction de production d’oxygène (OER).
- Le catalyseur Ni-Fe-Al améliore la performance de 50 % par rapport aux catalyseurs traditionnels.
- Il fonctionne à basse tension, un atout pour réduire la consommation d’énergie.
- Sa stabilité a été prouvée en conditions réelles, ouvrant la voie à une application industrielle.
- Cette innovation pourrait faciliter la généralisation de l’hydrogène comme énergie propre.
- Un pas de plus vers un futur énergétique plus durable et moins dépendant des combustibles fossiles.
Source de l’article : http://dx.doi.org/10.1021/acscatal.4c04393
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