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Pour aider l’économie de l’hydrogène

Une équipe de recherche dirigée par le Argonne National Laboratory du département de l’Énergie des États-Unis (DOE) a utilisé de puissants faisceaux de rayons-X pour mieux comprendre les matériaux importants pour la production et l’utilisation de l’hydrogène.

L’objectif est de rendre la production et l’utilisation de l’hydrogène plus efficaces et moins coûteuses, offrant un meilleur carburant pour le transport et l’industrie.

« Une production efficace d’hydrogène est essentielle, a déclaré Hoydoo You, physicien senior à l’Argonne National Laboratory. L’hydrogène est le matériau de stockage d’énergie le plus léger.

L’hydrogène peut être produit à partir d’eau en utilisant de l’énergie renouvelable ou de l’énergie excédentaire, transporté comme carburant et reconverti en eau pour produire de l’énergie pour les consommateurs. Le platine et ses alliages sont les meilleurs pour catalyser et stimuler le processus de séparation de l’eau en accélérant l’échange d’électrons ».

« Comprendre et développer des matériaux permettant une production et une utilisation efficaces de l’hydrogène sont essentiels à l’économie de l’hydrogène.

Les chercheurs ont fait une première étape dans le développement d’un outil qui leur permet de caractériser les matériaux avec un nouveau niveau de détail, produisant finalement les meilleurs matériaux pour la production et l’utilisation de l’hydrogène. Cela rendra la production et l’utilisation de l’hydrogène moins coûteuses et plus respectueuses de l’environnement  », a-t-il ajouté.

L’équipe de recherche a utilisé l’Advanced Photon Source (APS), une installation utilisateur du DOE Office of Science. Les chercheurs ont dirigé un faisceau de rayons-X intense sur un seul grain de platine.

Les motifs de diffraction de ce grain ont été recueillis sur un détecteur à rayons X. Ces modèles ont été convertis en images de l’échantillon à l’aide d’algorithmes informatiques personnalisés.

Une cellule chimique à nanogouttelettes, créée avec une minuscule pointe de pipette (un outil pour fabriquer une petite gouttelette de liquide), a été utilisée pour contrôler la réaction chimique se produisant sur le grain de platine pour produire de l’hydrogène dans un électrolyseur.

Un électrolyseur est un dispositif permettant de produire de l’hydrogène à partir d’eau à partir d’électricité. Le dispositif dans une opération inverse, connu sous le nom de pile à combustible, convertit l’hydrogène en électricité.

« La réaction a été contrôlée en appliquant une tension, dirigée par un électrolyte dans la nano-pipette sur le grain étudié », a déclaré le physicien d’Argonne Matt Highland. Il a conçu le prototype initial de ce nouvel outil.

Ce prototype a permis d’étudier un seul nanograin et a ouvert la porte à la capacité de balayage de tous les grains dans un électrolyseur ou une pile à combustible réaliste lorsque la mise à niveau de l’APS sera terminée. Il a également aidé à la collecte de données et aux expériences ».
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