Un stockage innovant de l’hydrogène : des nano pralines en palladium

17. janvier 2022 | Technologies

Le stockage de l’hydrogène est jusqu’à présent difficile. De minuscules particules de palladium pourraient constituer une percée.

L’hydrogène vert est considéré comme un protagoniste important de la transition énergétique. Utilisé comme source d’énergie, il pourrait réduire considérablement les émissions nocives pour le climat dans l’industrie et les transports. Mais avant d’en arriver là, il reste encore de nombreux problèmes techniques à résoudre. Outre la consommation d’énergie relativement élevée lors de la production, le stockage constitue également un défi. En effet, l’hydrogène ne peut être stocké sous forme liquide qu’à très haute pression ou à très basse température. Ces deux solutions consomment beaucoup d’énergie. Des chercheurs du Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) à Hambourg ont développé une alternative possible. De minuscules billes de palladium sont au cœur de ce projet.

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 stockage. Du moins jusqu’à présent. « C’est pourquoi nous essayons d’utiliser des particules de palladium qui ne mesurent que 1,2 nanomètre », explique Andreas Stierle, chef d’équipe du projet de recherche. En effet, celles-ci ne devraient fixer 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 y pénétrer. De plus, elles sont fixées à des intervalles de seulement deux nanomètres et demi sur du graphène, une couche extrêmement fine de carbone. C’est ainsi que l’on obtient une structure régulière et périodique, explique Stierle.

Image : DESY, Andreas Stierle

Praline à la noix d’iridium et à la pâte de palladium

Que se passe-t-il lorsque l’hydrogène entre en contact avec la minuscule construction ? Les chercheurs ont pu le suivre sur PETRA III, la source de rayons X du DESY : l’hydrogène est resté presque entièrement collé à la surface, presque rien n’a pénétré dans le noyau. L’ensemble ressemble à une praline, avec une « noix d’iridium » au centre, entourée d’une « couche de massepain » en palladium et d’un « enrobage de chocolat » en hydrogène. Pour décharger à nouveau l’accumulateur, il suffit de le chauffer légèrement. Les molécules de gaz se détachent rapidement de la surface, car elles n’ont plus besoin de se frayer un long chemin depuis l’intérieur de la nanoparticule.

Mais avant que cette nouvelle approche de recherche prometteuse puisse être utilisée dans l’industrie, il reste encore quelques défis à relever, peut-on lire dans le communiqué. Il reste à étudier quelle densité de stockage peut être atteinte avec la nouvelle méthode. L’équipe de recherche réfléchit par exemple à d’autres structures de carbone que le graphène qui conviendraient mieux comme matériau de support, comme les éponges de carbone avec de minuscules pores. Selon toute vraisemblance, il sera possible d’y loger des quantités encore plus importantes de nanoparticules de palladium.

Photo : iStock/style-photography

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