Un nouveau catalyseur pour produire l'hydrogène de la voiture de demain

Le monde est de plus en plus gourmand en énergie alors que les réserves de pétrole s'épuisent et que les contraintes environnementales nous poussent à limiter les rejets en CO2 pour éviter un réchauffement climatiqueréchauffement climatique catastrophique. Depuis des années, les laboratoires se tournent donc vers des sources d'énergies alternatives qui pourraient assurer un développement durabledéveloppement durable sur la Planète entière. Pour remplacer l'essence de nos voituresvoitures, divers projets de véhicules électriques basés sur l'utilisation de l'hydrogène ont été étudiés. À l'aide d'une pile à combustible, il est en effet possible de produire de l'électricité pour alimenter des systèmes de toute taille, à condition bien sûr que l'on dispose d'une source d'énergie primaireénergie primaire pour la production de cet hydrogène à partir de l'électrolyse de l'eau.

En se recombinant avec de l'oxygène, l'hydrogène produit de l'électricité sans libérer de gaz à effet de serre. Malheureusement, pour produire de l'hydrogène avec un bon rendement par électrolyse, et même pour renverser le processus dans une pile à combustible, il faut un bon catalyseurcatalyseur. Le platineplatine, largement utilisé, reste rare et cher. On ne voit donc pas comment l'économie mondiale, simplement en ce qui concerne les véhicules individuels comme les voitures, pourrait se développer avec cette contrainte lorsque l'on sait que le platine coûte déjà aujourd'hui 50.000 dollars le kilogrammekilogramme.

Au regard de ces questions économiques et environnementales, Peter Diamandis et James Cameron se proposent de catalyser l'exploitation des astéroïdes, là où le platine abonde.

Des catalyseurs alternatifs existent, bien qu'il soit encore difficile d'en trouver un aussi efficace (mais moins coûteux) que le platine. Une preuve en est la découverte presque fortuite faite par des chercheurs du Brookhaven National Laboratory et publiée dans un article récent.

Un catalyseur mille fois moins cher que le platine ?

Les chimistes savaient qu'il devait être possible de modifier la structure des nuagesnuages électroniques des atomesatomes de nickelnickel pour qu'ils ressemblent à celle des atomes du platine en les plaçant dans un composé formé de molybdènemolybdène et d'azoteazote. Le kilogramme de nickel et de molybdène coûtant respectivement 20 dollars et 32 dollars, on comprend bien qu'en cas de succès, le prix du catalyseur obtenu chuterait d'un facteur voisin de mille, rendant économiquement bien plus avantageux l'adoption générale de moteurs à hydrogènemoteurs à hydrogène.

On espérait obtenir un tel catalyseur par une poudre de nanoparticulesnanoparticules en chauffant à haute température un mélange de molybdène, nickel, azote, ammoniacammoniac. Toute la difficulté était d'obtenir des nanoparticules formées de nickel et d'azote (le mélange en lui-même est relativement facile à obtenir pour des microparticules). 

À leur grande surprise, les chercheurs ont non seulement obtenu des nanofeuillets du composé recherché mais avec des qualités supérieures à ce qu'ils espéraient. En tant que catalyseur, il est presque aussi performant que le platine. Cela ne suffit pas encore pour une mutation technologique mais c'est prometteur. Il ne suffit pas de pouvoir faire des électrolyses ou des piles à combustible avec un bon rendement. Il faut en effet pouvoir stocker et libérer à volonté de grandes quantités d'hydrogène dans un petit volumevolume et de façon sûre, sans danger d'explosion. On explore pour cela diverses voies comme l'utilisation des fullerènes ou encore du MOF 74. 

N'oublions pas non plus que l'hydrogène n'est pas une source primaire d'énergie, juste un vecteur bien pratique. L'électricité utilisée pour sa production doit venir d'autre chose que du pétrolepétrole, peut-être d'une station spatiale solaire.