Créer des matériaux de stockage d’hydrogène à partir de déchets industriels

Qu’il s’agisse de voitures, d’énergie ou de téléphones portables, la société moderne est construite sur des métaux, et notre avenir dépend également fortement de ces matériaux. Stocker l’hydrogène de manière sûre, compacte et toujours respectueuse de l’environnement reste un défi majeur. Les hydrures métalliques pourraient être une solution attrayante, en particulier pour les applications où le volume et la sécurité du système de stockage sont un problème – par exemple, dans les stockages fixes, les stations de ravitaillement en hydrogène ou les navires – car ils peuvent fournir une densité de stockage très élevée. Des métaux de haute pureté sont couramment utilisés pour produire ces matériaux de stockage. Malgré leurs avantages, l’extraction et la production à grande échelle de ces matériaux pèsent lourdement sur l’environnement car ils émettent de grandes quantités de gaz à effet de serre, sans parler de l’impact de l’extraction des matières premières sur le paysage lui-même.

Des chercheurs de l’Institut de technologie de l’hydrogène Helmholtz-Zentrum Hereon ont maintenant montré que des matériaux de stockage d’hydrogène de haute qualité peuvent également être produits à partir de déchets métalliques industriels moins purs. Ces découvertes nous permettent pour la première fois d’utiliser une stratégie d’économie circulaire pour produire des hydrures métalliques. En conséquence, leur production est beaucoup plus respectueuse de l’environnement.

« L’utilisation d’approches d’économie circulaire pour la production de matériaux de stockage d’hydrogène nous permet de relever les défis énergétiques que les temps modernes posent à notre société d’une manière plus durable », déclare le Dr Claudio Pistidda, scientifique à l’Institut Hereon de technologie de l’hydrogène.

Des millions de tonnes de déchets métalliques sont générés chaque année. Le recyclage de ces matériaux est crucial pour atténuer la menace que la demande toujours croissante de métal fait peser sur la croissance économique de nombreux pays. Bien que pour la plupart des alliages métalliques utilisés dans l’industrie, des méthodologies de recyclage efficaces soient en place, une quantité importante d’entre eux est encore perdue. La production d’hydrures métalliques à partir de matériaux autrement non recyclables pourrait capturer de grandes quantités de ces déchets industriels, comme l’ont montré les scientifiques de Hereon. Les hydrures métalliques semblent être plutôt insensibles à la composition exacte de l’alliage contrairement aux alliages métalliques, par exemple à des fins de construction à haute performance.

« Notre recherche ouvre une nouvelle voie pour développer des matériaux respectueux de l’environnement pour des applications de stockage d’hydrogène à haute performance », déclare le Dr Claudio Pistidda.

Par rapport aux réservoirs d’hydrogène sous pression ou liquide courants, les hydrures métalliques constituent une solution attrayante pour stocker l’hydrogène à basse pression et à température modérée de manière sûre et compacte. Les composés métalliques broyés en fines poudres ont une forte affinité pour l’hydrogène. Une fois qu’ils y sont exposés, la forte affinité conduit à la rupture des liaisons entre les deux atomes d’hydrogène de la molécule d’hydrogène (H2). Après cela, les métaux se lient aux atomes d’hydrogène uniques, ce qui donne des espèces d’hydrure. Ce processus peut facilement être inversé en diminuant la pression d’hydrogène précédemment appliquée pour créer les hydrures métalliques ou en augmentant la température. Ainsi, tout comme une éponge avec de l’eau, les hydrures métalliques peuvent lier l’hydrogène en quantités étonnantes et le restituer rapidement.

Au Hereon Institute of Hydrogen Technology, les scientifiques créent des matériaux nanostructurés pour le stockage de l’hydrogène, étudient des méthodes de production durables à grande échelle et évaluent ces matériaux dans des conditions réelles. Leurs recherches récentes ont été publiées dans Chimie verte et le Journal du magnésium et des alliages.