Le stockage de l'hydrogène a été difficile jusqu'à présent. De minuscules particules de palladium pourraient constituer une avancée décisive.
L'hydrogène vert est considéré comme un protagoniste important dans la transition énergétique. Utilisé comme vecteur d'énergie, il pourrait réduire considérablement les émissions nocives pour le climat dans l'industrie et les transports. Mais il reste encore un certain nombre de problèmes techniques à résoudre avant d'y parvenir. Outre les besoins énergétiques relativement élevés pour la production, le stockage constitue également un défi. L'hydrogène ne peut être stocké sous forme liquide qu'à très haute pression ou à des températures extrêmement basses. Ces deux conditions consomment beaucoup d'énergie. Des chercheurs du Synchrotron électronique allemand (DESY) à Hambourg ont mis au point une alternative possible. De minuscules sphères de palladium sont au centre de ce processus.
On sait depuis longtemps que le métal précieux absorbe l'hydrogène comme une éponge. Mais il ne le libère que difficilement et ne convient donc guère comme support de stockage. Du moins jusqu'à présent. “C'est pourquoi nous avons essayé avec des particules de palladium mesurant seulement 1,2 nanomètre”, explique Andreas Stierle, chef d'équipe du projet de recherche. Elles ne sont censées lier le gaz qu'à la surface. Un nanomètre est un millionième de millimètre. Les nanoparticules de palladium sont stabilisées par un noyau d'iridium, un autre métal du groupe du platine, afin que l'hydrogène ne puisse plus les pénétrer. En outre, elles sont fixées à des intervalles de seulement deux nanomètres et demi sur le graphène, une couche de carbone extrêmement fine. Cela crée une structure régulière et périodique, explique Stierle.
Praline aux noix d'iridium et massepain au palladium
Que se passe-t-il lorsque l'hydrogène entre en contact avec la minuscule construction ? Les chercheurs ont pu suivre ce phénomène à l'aide de PETRA III, la source de lumière à rayons X de DESY : L'hydrogène est resté presque entièrement attaché à la surface, et presque rien n'a pénétré dans le noyau. L'ensemble ressemble à un chocolat, avec une “noix d'iridum” au milieu, recouverte d'une “couche de massepain” de palladium et d'un “enrobage” d'hydrogène. Il suffit de chauffer légèrement pour décharger à nouveau le réservoir. Les molécules de gaz se détachent rapidement de la surface car elles n'ont plus à parcourir le long trajet depuis l'intérieur de la nanoparticule.
Toutefois, il reste encore quelques défis à relever avant que cette nouvelle approche prometteuse de la recherche puisse être utilisée dans l'industrie, selon le communiqué. La densité de stockage qui peut être atteinte avec la nouvelle méthode doit encore être étudiée. Par exemple, l'équipe de recherche envisage des structures de carbone autres que le graphène qui conviendraient mieux comme substrat, telles que des éponges de carbone dotées de pores minuscules. Ces structures devraient permettre de loger des quantités encore plus importantes de nanoparticules de palladium.
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