Des matériaux prometteurs pour le stockage de l'hydrogène
L'hydrogène est un vecteur énergétique qui ne génère pratiquement aucune émission et qui pourrait jouer un rôle important dans les secteurs futurs des transports et de l'énergie à faible émission de carbone en Europe. Il peut être oxydé électrochimiquement afin de produire de l'énergie électrique et de l'eau, qui est le seul produit dérivé de ce procédé. Malgré la haute densité énergétique de l'hydrogène, l'usage des piles à hydrogène dans les applications mobiles pose un problème car les systèmes de stockage sont inefficaces et difficiles à gérer. Une coopération entre l'UE et l'Inde a permis de résoudre le problème du stockage de l'hydrogène en procédant à une modélisation informatique de différents matériaux dans le cadre du projet HYPOMAP (New materials for hydrogen powered mobile applications), financé par l'UE. L'accent a été mis sur les interactions et les réactions des molécules d'hydrogène au contact de surfaces solides. Le stockage de l'hydrogène se fait par chimiosorption et physisorption. Dans la chimiosorption, l'hydrogène est décomposé et les atomes d'hydrogène sont chimiquement absorbés dans le matériau hôte par des liens chimiques. Dans la physisorption, l'hydrogène est physiquement absorbé dans le matériau hôte. Le stockage de l'hydrogène dans un matériau en vrac, que ce soit par chimiosorption ou physisorption, offre la possibilité de stocker du gaz d'hydrogène en toute sécurité et à densité plus élevée. Des scientifiques ont augmenté l'enthalpie d'absorption de l'hydrogène en introduisant des cations dans des cadres métallo-organiques et métalliques hybrides. Une autre approche a consisté à introduire des défauts dans des nanostructures susceptibles de provoquer une forte interaction avec les molécules d'hydrogène absorbées. Les scientifiques ont également déterminé la capacité de stockage de l'hydrogène par doseur gravimétrique et volumétrique des boranes d'ammoniac - un autre matériau de stockage en vrac. En raison de la faible masse des atomes de boron et d'azote, ils ont démontré une capacité de stockage gravimétrique très élevée. L'hydrogène peut ainsi être dégagé facilement par thermolyse. Par ailleurs, les scientifiques ont étudié des catalyseurs adaptés qui contrôlent le dégagement de l'hydrogène des boranes d'ammoniac. Le projet s'est concentré sur le déversement - un moyen de stocker de l'hydrogène moléculaire dissocié par chimiosorption - sur des nanotubes de carbone à paroi simple. Ces matériaux représentaient les meilleures capacités de stockage gravimétrique et volumétrique de l'hydrogène. De plus, le projet a identifié des fragments moléculaires servant de nouveaux éléments de construction pour les matériaux de stockage à l'état solide ou liquide, qui présentaient une affinité exceptionnelle avec l'hydrogène moléculaire. HYPOMAP a organisé une université d'été, plusieurs ateliers et conférences et les conclusions ont fait l'objet de 48 articles publiés dans des revues spécialisées internationales.
Mots‑clés
Matériaux, stockage de l'hydrogène, applications mobiles, cadres métallo-organiques, boranes d'ammoniac
