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Hydrogène : ce nouveau catalyseur low-cost mise sur le cobalt

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  • Hydrogène : ce nouveau catalyseur low-cost mise sur le cobalt

    Aux Etats-Unis, une équipe de l'Argonne National Laboratory (ANL) a mis au point un catalyseur bon marché à base de cobalt. Utilisable pour la production d'hydrogène dans un électrolyseur d'eau à membrane échangeuse de protons (PEM), il doit permettre de baisser le prix des électrolyseurs


    « Nous avons cherché à développer un catalyseur d'anode à faible coût dans un électrolyseur PEM qui génère de l'hydrogène à haut débit tout en consommant un minimum d'énergie. En utilisant le catalyseur à base de cobalt préparé par notre méthode, il est possible d'éliminer le principal goulot d'étranglement que constitue le coût de la production d'hydrogène propre dans un électrolyseur ». Comme le souligne, Di-Jia Liu, chimiste principal à l’ANL, les électrolyseurs à membrane échangeuse de protons fonctionnent avec des catalyseurs distincts pour chacune des électrodes et jusqu’alors les composés chimiques utilisés sont extrêmement onéreux et rares.

    A titre d’exemple, le catalyseur de l'anode (qui forme l’oxygène, la cathode produisant l’hydrogène) utilise de l'iridium, dont le prix de marché actuel est d'environ 5.000 dollars les 28 grammes. Le manque d'approvisionnement et le coût élevé de l'iridium constituent un obstacle majeur à l'adoption généralisée des électrolyseurs PEM.
    Le laboratoire a donc engagé des recherches pour exploiter un matériau moins cher, le cobalt, dont les propriétés devaient, à priori, correspondre aux contraintes fonctionnelles de l’anode. Couronnées de succès, les différentes expérimentations viennent de permettre à l’ANL de mettre au point un nouveau catalyseur au cobalt nettement moins coûteux que l’iridium.
    Pour parvenir à ces résultats, l’équipe a dû comprendre le mécanisme d’électrolyse de l’hydrogène à l'échelle atomique. En utilisant les rayons X et la microscopie électronique, les chercheurs ont déchiffré les changements structurels critiques qui se produisent dans le catalyseur dans les conditions de fonctionnement.
    Pour évaluer le catalyseur au cobalt, le laboratoire américain a travaillé avec Giner Inc, une société qui fabrique et commercialise des électrolyseurs et des piles à combustible, en utilisant ses stations d'essai d'électrolyseurs PEM dans des conditions d'exploitation industrielle.
    Les performances et la durabilité ont largement dépassé celles des catalyseurs concurrents, ouvrant ainsi la perspective d’une fabrication prochaine d’électrolyseurs beaucoup moins chers. L’objectif d'abaisser le coût de production de l'hydrogène vert à un dollar par kilogramme en dix ans , fixé par le programme «Hydrogen Energy Earthshot» (référence au « Moon Shot » qui a envoyé les Américains sur la lune dans les années 1960), se rapproche


    H2mobile




  • #2
    Pour le moment , le seul procédé rentable reste
    le craquage du méthane sous atmosphère de la vapeur d eau
    Dernière modification par Tiliwine, 05 juin 2023, 11h04.
    Gone with the Wind.........

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    • #3
      La convertion électricité hydrogène n'est pas rentable.

      Craquer une seule molécule d'eau dissocier la liaison HO demande 920 kj d'énergie la recomposition produit un apport de 432 kj.

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      • #4
        C'est pour cela que je reste sur craquage methane
        sous vapeur d eau
        Gone with the Wind.........

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        • #5
          Vaporeformage du méthaneModifier

          Le vaporeformage (aussi appelé reformage à la vapeur, en anglais : steam reforming) du méthane (steam methane reforming ou SMR) consiste à faire réagir celui-ci avec la vapeur d'eau en présence d'un catalyseur. Cette transformation a lieu à haute température (840 à 950 °C), sous une pression modérée (20 à 30 bar) et selon une réaction fortement endothermique, pour produire du dihydrogène :
          CH4 + H2O ↔ CO + 3 H2ΔH°298 = +206,2 kJ mol−1 (1)
          Le monoxyde de carbone produit dans la réaction réagit aussi avec l'eau selon une réaction faiblement exothermique :
          CO + H2O ↔ CO2 + H2 ΔH°298 = −41,1 kJ mol−1 (2)
          Ce procédé de vaporeformage se compose de deux réactions :
          • la première est la réaction du méthane avec l'eau qui produit un gaz riche en CO et en H2, contenant aussi du CO2 provenant de la réaction (2). Elle a lieu vers 800 à 900 °C sous une pression de 25 bar, le catalyseur est le nickel ;
          Gone with the Wind.........

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