Le diborane pour le stockage de l'hydrogène
Des systèmes de stockage de l'hydrogène avancés sont nécessaires pour intégrer les sources d'énergie renouvelable au réseau de distribution. Ces systèmes de stockage doivent être volumineux et légers pour un usage mobile. De plus, un haut rendement énergétique est nécessaire afin de réduire les coûts de fonctionnement au minimum. Le projet BOR4STORE (Fast, reliable and cost effective boron hydride based high capacity solid state hydrogen storage materials), financé par l'UE, a relevé ces défis en étudiant une nouvelle génération de matériaux de stockage à base de diborane. Le but consistait à alimenter des piles à combustible à oxyde solide et à haute température. Tous les matériaux ont fait l'objet d'une caractérisation de base de leurs propriétés d'hydrogénation et de leur microstructure. L'équipe a ensuite évalué les matériaux plus en détail selon des critères tels que la capacité, la température de réaction et les propriétés de cycle. Les chercheurs ont aussi étudié les modèles de réaction grâce à des techniques avancées infrarouges, de synchrotron et de rayonnement magnétique nucléaire. Ils ont ensuite tiré des conclusions sur la manière d'influencer les étapes qui limitent les taux de réaction. Les résultats ont montré que la quasi-totalité des matériaux à base de mono-hydrures de bore sont difficiles à réhydrogéner en phase gazeuse. Ils font état d'une forte diminution de la capacité de stockage de l'hydrogène au cours des premiers cycles de recharge. Cela est notamment dû à la libération de diborane (B2H6) au lieu d'oxygène pur étant donné que les diboranes se décomposent à moins de 200 °C. Les matériaux à base de diborane les plus prometteurs sont les composites réactifs d'hydrures, dont LiBH4-MgH, et certains composites de magma eutectiques tels que LiBH4-Ca(BH4)2 et Mg(BH4)2. BOR4STORE a créé une base de données expérimentale et théorique pour un grand nombre de matériaux à base de diborane, lesquels sont passés au crible pendant le projet. La base de données comprend des microstructures, des changements de phase et des schémas de réaction, ainsi que les méthodes relatives à la synthèse et au traitement des matériaux. Ces informations seront extrêmement utiles pour les projets futurs, non seulement pour le stockage de l'hydrogène, mais aussi pour l'utilisation des composés de diborane en qualité de conducteurs massifs d'ions et pour la composition des électrodes.
Mots‑clés
Diborane, stockage de l'hydrogène, pile à combustible, BOR4STORE, schémas de réaction
