Researchers Make ‘Giant Leap’ to Produce Affordable Renewable Hydrogen

Une société australienne a inventé un électrolyseur totalement nouveau pour étendre l’utilisation de l’hydrogène, qui, selon eux, représente la première véritable révolution technologique en 200 ans.

La séparation de l’eau en hydrogène gazeux et en oxygène par le biais d’un courant électrique, appelée «électrolyse», est à la fois la principale méthode derrière l’énergie verte de l’hydrogène, et coûteuse et inefficace.

Pourtant, pour le camionnage longue distance, la fabrication d’acier, etc., l’hydrogène pourrait être le seul intrant disponible dans l’arsenal de l’énergie verte pour remplacer les produits pétroliers. La société suédoise SSAB rend déjà l’acier un peu plus vert en utilisant l’hydrogène pour remplacer le charbon comme intrant carbone.

La société australienne Hysata a modifié la conception du composant principal pour rendre le coût de l’hydrogène pur compétitif par rapport aux combustibles fossiles en diminuant la chaleur et la résistance générées par la séparation de l’hydrogène.

“Ce que nous avons fait différemment, c’est juste de tout recommencer et d’y penser à un niveau très élevé”, a déclaré Gerry Swiegers, directeur de la technologie chez Hysata et professeur à l’Univ. de Wollongong, Nouvelle-Galles du Sud, a déclaré au Guardian. “Tout le monde cherchait à améliorer les matériaux ou une conception existante.”

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Dans un article scientifique, publié dans Nature, démontrant le potentiel de leur nouvel électrolyseur, ils décrivent d’abord le problème avec les anciens – à savoir que même les électrolyseurs d’eau à la pointe de la technologie nécessitent généralement environ 53 kilowattheures d’électricité pour produire 1 kg de l’hydrogène, qui contient 39,4 kWh d’énergie : un déficit de ~ 12.

Problème de bulle

Université de Wollongong

Avant que nous puissions comprendre pourquoi ce déficit existe, il met à nu une brève explication du fonctionnement de ces appareils.

Un électrolyseur se compose d’une anode et d’une cathode séparées par une membrane en forme d’éponge. H2O est envoyé dans l’anode, où ses électrons sont dépouillés et transformés en électricité, alimentant tout ce à quoi il est connecté. Ses protons chargés positivement traversent ensuite la membrane dans la cathode, où l’oxygène est aspiré. Là, les protons, réunis avec leurs électrons post-récolte d’électricité, se combinent avec l’oxygène pour former de l’eau et de la chaleur : les seules émissions.

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Là où Hysata rompt avec la longue tradition, c’est que dans la forme circulaire de son électrolyseur, la membrane hydrophile n’est immergée qu’un peu dans un réservoir d’électrolyte au même endroit que l’endroit où l’eau entre. La membrane aspire en continu l’eau et l’électrolyte en quantités constantes qui permettent à l’électrolyse de se produire sans formation de bulles d’hydrogène gazeux typiques des électrolyseurs qui abritent l’anode et la cathode entièrement dans le réservoir d’hydrogène.

Ces bulles de gaz bloquent l’accès physique au catalyseur sur l’anode et la cathode, ce qui réduit l’efficacité. L’élimination du problème des bulles de gaz se traduit par un taux d’efficacité d’Hysata de 95 %, soit 41,5 kWh par kilogramme d’hydrogène.

Cependant, Hysata n’est pas seulement un scientifique, et l’économie de son électrolyseur est logique. Les membranes sont faciles à fabriquer et le processus peut être automatisé à grande échelle.

L’Agence internationale pour les énergies renouvelables s’est fixé pour objectif d’inventer de nouvelles méthodes d’électrolyse en 2050 qui réduiront à 42 le nombre de kWh requis par kilogramme produit. Hysata est désormais la seule entité sur Terre à avoir atteint cet objectif, et si un secteur du camionnage long-courrier l’exigeait 1 million de tonnes d’hydrogène par an, générer cela avec la technologie d’Hysata permettrait d’économiser 3 milliards de dollars.

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