La nanotechnologie pour stimuler le stockage d'hydrogène
L'un des plus grands obstacles aux véhicules sans émissions de carbone alimentés par hydrogène reste de trouver un matériau capable de stocker suffisamment d'hydrogène. Malheureusement, ni l'hydrogène gazeux, ni l'hydrogène liquide n'est capable d'une densité volumétrique suffisante. Le projet financé par l'UE NANOHY (Novel nanocomposites for hydrogen storage applications) a produit une modélisation théorique, une synthèse, une caractérisation et des tests de nouveaux matériaux nano-composites pour le stockage d'hydrogène. Le projet combine les derniers développements au niveau des hydrures de métal – composés qui lient l'hydrogène et le dégagent par chauffage – avec de nouveaux concepts pour personnaliser les propriétés des matériaux. Les travaux expérimentaux ont cherché à intégrer les nanoparticules des hydrures de métal dans des modèles de nano-carbone qui ont servi de support pour former les nano-composites. La cryoinfiltration était l'une des nouvelles méthodes utilisées pour préparer ces composites. Les scientifiques ont amélioré les propriétés telles que la température et la pression de fonctionnement, la facilité de réversibilité de la liaison et l'interaction entre les hydrures et l'environnement pour une plus grande sécurité. L'enduisage des nanoparticules d'hydrures dans des couches polymères auto-assemblées ou leur encapsulage dans des coques polymères donnent de la stabilité et une protection contre l'oxydation. NANOHY a lancé des méthodes complexes telles que la diffusion de neutrons inélastiques ou à petit angle pour étudier les systèmes nanoconfinés. Les scientifiques ont démontré pour la première fois la nanodispersion des hydrures complexes dans une matrice de carbone microporeuse. L'hydrure de magnésium, qui fait partie des hydrures métalliques étudiées, présentait des propriétés thermodynamiques modifiées lorsqu'on l'incorpore aux supports de carbone poreux. Les scientifiques ont conclu que ces effets thermodynamiques sont limités aux hydrures réversibles et aux particules présentant des dimensions inférieures à 2 nm. Enfin, les chercheurs sont parvenus à augmenter proportionnellement les hydrures nanoconfinées et à les incorporer dans une cuve d'essai de laboratoire. Les résultats sont prometteurs, ce qui représente une véritable révolution dans le problème complexe du stockage de l'hydrogène pour arriver à une économie de l'hydrogène. Les nanoparticules d'hydrure ont démontré une excellente qualité de cycle, éliminant le besoin d'un catalyseur. Vingt cycles d'hydrogénation/déshydrogénation ont été menés. Outre le stockage d'hydrogène, d'autres domaines pourraient profiter de la recherche du projet NANOHY, comme le développement de matériaux de batterie avec des capacités de stockage supérieures, une meilleure sécurité et une meilleure qualité de cycle. Le projet a diffusé ses résultats dans plusieurs publications et lors de conférences et ateliers.
Mots‑clés
Nanotechnologie, stockage d'hydrogène, voitures à pile à combustible, nano-composites, hydrures
