Le recours à l’hydrogène comme vecteur énergétique propre est l’une
des
solutions pour répondre aux actuels défis énergétiques. Afin de produire
ce
carburant du futur, l’électrolyse de l’eau figure parmi les filières
écologiques" les plus prometteuses. Principal écueil : son rendement.
Soucieux d’optimiser cette technique, des chercheurs de quatre
laboratoires
du CNRS (1), en collaboration avec les entreprises AREVA NP et SCT,
sont
parvenus, pour la première fois, à produire de l’hydrogène en
quantité
notable par une nouvelle méthode.
Leur technologie innovante, protégée par un brevet aujourd’hui rendu
public,
pourrait dans un avenir proche être développée à grande échelle et
permettre
d’obtenir de l’hydrogène, à moindre coût et surtout, sans émission de gaz
à
effet de serre.
Plus énergétique que le pétrole ou le gaz naturel, non polluant et
non
toxique, l’hydrogène pourrait progressivement suppléer les énergies
fossiles
et répondre à l’essentiel de nos besoins énergétiques. Problème : si
l’atome
d’hydrogène, lié à l’oxygène, est très abondant sous forme d’eau, les
molécules d’hydrogène, elles, ne se trouvent pas à l’état pur. Le
défi
auquel s’attèlent les chercheurs est donc de produire de l’hydrogène,
sans
dégagement de dioxyde de carbone. Pour cela, l’électrolyse de l’eau,
c
est-à-dire sa décomposition en hydrogène (H) et oxygène (O), est l’une
des
solutions envisagées. Aujourd’hui maîtrisée, cette technique présente
toutefois des inconvénients majeurs : son rendement ne dépasse pas 80 %,
son
coût de production est trop élevé et certains matériaux utilisés
polluants
ou même dangereux.
Comment pallier ces défauts ? Pour y parvenir, plusieurs spécialistes
ont,
depuis 2004, réuni leurs expertises dans le cadre d’un programme de
recherche sur la production massive d’hydrogène propre : quatre équipes
de
recherche se sont ainsi associées aux entreprises AREVA NP, filiale
du
groupe AREVA, et SCT, l’un des leaders mondiaux dans l’association métal
–
céramique.
Pour obtenir de l’hydrogène par électrolyse de l’eau avec un meilleur
rendement, il faut chauffer : deux voies sont alors possibles. La
première
plus « traditionnelle » utilise la conduction par ions O2- tandis que
la
seconde s’appuie sur la circulation des protons (ions H+). Principal
avantage de la voie protonique : elle requiert des températures plus
faibles
de l’ordre de 600°C. À de telles températures, une bonne conductivité
des
protons peut être envisagée, tout en utilisant des matériaux peu onéreux
et
fiables. C’est pourquoi les scientifiques ont choisi d’explorer et d
optimiser cette voie.
Leur travail s’est déroulé en deux étapes : ils ont tout d’abord conçu un
dispositif pour étudier in situ les matériaux constituant l’électrolyseur puis,
ils ont mis au point deux électrolyseurs instrumentés, c’est-à-dire comportant
entre autres, des capteurs de température, de pression, de mesure de l’intensité
du courant produite. Les scientifiques ont ainsi pu déterminer avec précision
les conditions requises pour obtenir de l’hydrogène en grande quantité et de
façon fiable. L’une de leurs idées novatrices a été d’effectuer l’électrolyse
sous pression (entre 50 et 100 bars). Et elle s’est révélée efficace… En effet,
les principaux paramètres des électrolyseurs s’en sont trouvés améliorés : les
premiers essais effectués permettent d’atteindre des quantités d’hydrogène
notables, avec un niveau de courant bien supérieur à ce qui avait été fait
précédemment par leurs concurrents étrangers travaillant sur la filière
protonique. De plus, cette nouvelle technologie abaisse de près de 200°C la
température de fonctionnement par rapport à la solution par conduction par ions
O2-. Un dernier atout : en permettant l’usage d’alliages commerciaux, elle
diminue le coût de l’hydrogène produit. Ce résultat, prometteur et capital pour
l’avenir économique de la filière hydrogène, laisse espérer le développement de
technologies rentables et économiques. Même si avant de produire de l’hydrogène
massivement et à bas coût, des efforts sont encore nécessaires. Un travail de
perfectionnement du dispositif est d’ores et déjà envisagé.
Avec des moyens conséquents et une volonté affichée du secteur automobile et des politiques, on pourra proposer aux gens d’autres solutions moins polluantes pour se déplacer.
La voiture tout électrique peut être séduisante mais le Lithium étant un matériel rare, cela limite le volume de batteries pouvant être construites actuellement et la production de cet électricité pour les recharger est elle loin d’être non polluante !