Des chercheurs ont mis au point un nouveau système qui transforme l’eau de mer en hydrogène, ce qui pourrait contribuer à favoriser la multiplication des véhicules à pile à hydrogène.
La nouvelle méthode permet d’extraire l’hydrogène de l’océan en faisant passer l’eau de mer par un système à double membrane, grâce à l’électricité. La conception a permis de générer de l’hydrogène gazeux sans produire de grandes quantités de sous-produits nocifs.
Les véhicules équipés de piles à hydrogène sont alimentés en hydrogène (un gaz) comprimé. Les piles à combustible ne brûlent pas ce gaz. Au lieu de cela, les piles transforment l’énergie chimique du carburant en énergie électrique, qui alimente ensuite les moteurs électriques du véhicule. Le seul sous-produit est de l’eau pure, sans aucune émission d’échappement.
« De nombreux systèmes de conversion de l’eau en hydrogène tentent aujourd’hui d’utiliser une membrane monocouche ou couche unique. Notre recherche a abouti à assembler deux couches ensembles », a déclaré Adam Nielander, chercheur associé au SUNCAT Center for Interface Science and Catalysis, un institut conjoint SLAC-Stanford, selon un communiqué de presse du 11 avril.
« Ces architectures membranaires nous ont permis de contrôler la façon dont les ions de l’eau de mer se déplaçaient au cours de nos essais », a-t-il ajouté. Les résultats de l’étude ont été publiés dans la revue Joule le 11 avril.
Le système à double membrane
Les chercheurs ont testé leur système à double membrane à l’aide de l’électrolyse, une méthode qui utilise l’électricité pour entraîner les ions à exécuter une réaction souhaitée. L’élément le plus nocif pour le système d’eau de mer est le chlorure, explique Joseph Perryman, chercheur postdoctoral au SLAC et à Stanford.
« De nombreuses espèces réactives présentes dans l’eau de mer peuvent interférer avec la réaction eau-hydrogène, et le chlorure de sodium qui rend l’eau de mer salée est l’un des principaux coupables », explique-t-il.
« Il existe de nombreuses substances réactives dans l’eau de mer qui peuvent interférer avec la réaction eau-hydrogène, et le chlorure de sodium qui rend l’eau de mer salée est l’un des principaux responsables », a-t-il déclaré.
« En particulier, le chlorure qui atteint l’anode et s’oxyde réduit la durée de vie d’un système d’électrolyse et peut même devenir dangereux en raison de la nature toxique des produits d’oxydation qui comprennent le chlore moléculaire et l’eau de Javel. »
La membrane bipolaire permet de produire de l’hydrogène gazeux tout en limitant la quantité de chlorure qui parvient au centre de réaction.
Selon Daniela Marin, étudiante diplômée en génie chimique à Stanford et co-auteur de l’étude, l’utilisation de l’électrolyse pour produire de l’oxygène présente également un intérêt. Dans leur expérience, la membrane bipolaire s’est révélée capable de produire également de l’oxygène gazeux.
L’hydrogène par rapport à l’agenda électrique
Les piles à hydrogène sont généralement plus performantes que les batteries au lithium en termes de densité de stockage de l’énergie, ce qui leur confère un avantage majeur quant à l’autonomie du véhicule. Les piles à combustible peuvent également offrir une durée de vie plus longue.
L’un des principaux constructeurs automobiles à s’être concentré sur la technologie des piles à hydrogène est Toyota, qui possède plus de 5 000 brevets liés à cette technologie. L’entreprise a lancé son véhicule électrique à pile à hydrogène Mirai en Amérique du Nord en 2015. Cependant, les chiffres de vente du véhicule ont été lamentables, avec moins de 10 000 unités vendues en janvier 2022.
Le PDG de Tesla, Elon Musk, a rejeté la technologie des véhicules à pile à hydrogène, mais Toyota insiste sur le fait que les piles à combustible sont une option viable et qu’elles permettent au marché de rester diversifié. De nombreux véhicules existants peuvent également être convertis pour utiliser des piles à hydrogène, ce qui permet aux propriétaires de conserver leur voiture.
Lors d’une visite en Thaïlande en décembre, Akio Toyoda, président de Toyota Motor Corp., avait critiqué les constructeurs automobiles qui prônaient un programme exclusivement électrique, déclarant qu’ils ne reflétaient pas la réalité du marché.
« Les personnes impliquées dans l’industrie automobile constituent en grande partie une majorité silencieuse… Cette majorité silencieuse se demande si les VE [véhicules électriques] sont vraiment une bonne option », a-t-il déclaré.
« Parce que la bonne réponse n’est pas encore claire, nous ne devrions pas nous limiter à une seule option. »
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