Le ruthénium pourrait rendre la production d’hydrogène moins coûteuse

1. novembre 2022 | Technologies

Une équipe internationale de chercheurs développe un catalyseur qui se passe du métal précieux de l’iridium.

L’hydrogène vert est sur toutes les lèvres – ce vecteur d’énergie durable est un élément clé de la décarbonisation de l’industrie. Il est considéré comme neutre pour le climat car il est produit par électrolyse, c’est-à-dire par la décomposition de l’eau en hydrogène et en oxygène, en utilisant de l’électricité verte. Selon le procédé d’électrolyse, différentes matières premières sont utilisées, notamment des métaux précieux. L’iridium, par exemple, joue un rôle important en tant que catalyseur pour l’électrolyse dite PEM (de l’anglais proton exchange membrane ou polymer electrolyte membrane), qui prend de plus en plus d’importance. Mais ce procédé n’est pas encore considéré comme rentable, notamment en raison des coûts élevés et de l’extrême rareté de l’iridium.

Les travaux d’une équipe internationale de chercheurs pourraient changer la donne. Le procédé est décrit dans Nature Materials : à la recherche d’un substitut approprié à l’iridium, les scientifiques ont utilisé le ruthénium, un métal précieux beaucoup plus courant et moins cher. Sous sa forme pure, il s’est toutefois avéré avoir une durée de vie trop courte lors de l’électrolyse de l’eau, c’est pourquoi le dioxyde de ruthénium a été dopé avec du nickel, un autre matériau comparativement bon marché. Le catalyseur ainsi fabriqué s’est révélé extrêmement productif et stable lors des tests pratiques : il a produit de l’hydrogène pendant plus de mille heures dans les conditions ambiantes.

Le ruthénium dopé au nickel s’est avéré être un catalyseur robuste pour la décomposition de l’eau en hydrogène et en oxygène. L’anode développée à Rice devrait remplacer le coûteux iridium dans les catalyseurs industriels. Photo : Jeff Fitlow

L’équipe souhaite maintenant améliorer la méthode et l’intégrer dans les processus industriels, car la densité de courant actuelle ne permet pas encore de produire de l’hydrogène de manière suffisamment efficace. Haotian Wang de la Rice University, l’un des chercheurs impliqués, estime que le besoin est urgent : même la totalité de l’iridium produit dans le monde ne suffit pas à produire la quantité d’hydrogène nécessaire.

Comme on s’attend à une forte augmentation de la demande dans les années à venir, le cabinet de conseil Wood Mackenzie estime que des pénuries d’approvisionnement pourraient survenir, ce qui freinerait probablement le boom de la technologie de l’hydrogène vert. Il faut donc de nouveaux catalyseurs qui fonctionnent avec moins de métal précieux, voire sans métal du tout.

Autre point intéressant : un procédé écologique et efficace a également été développé à l’université de Rice pour recycler les terres rares précieuses contenues dans les déchets électroniques et les résidus industriels.

Photo : iStock/style-photography

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