De nombreuses brèves du
Bulletin électronique Israël ont relaté la contribution remarquable du
Technion au développement et au stockage des sources d'énergie alternatives, en
particulier l'hydrogène. Le groupe du professeur Alon Gany du Sylvia
and David I.A. Fine Rocket Propulsion Center au Technion - Israel
Institute of Technology s'inscrit dans cette très belle lignée en publiant
un article décrivant une nouvelle méthode pour stocker de l'hydrogène.
L'aluminium, troisième élément de la croûte terrestre
Le stockage d'hydrogène sous forme gazeuse ou liquide présente beaucoup de problèmes. Il faut notamment d'énormes pressions et une température allant jusqu'à - 250 ° C pour liquéfier le gaz. Le stockage d'hydrogène peut se faire de façon optimale sous forme d'hydrures.
Les hydrures sont intéressants car il s'agit de solides et ils ne sont pas intrinsèquement dangereux. Toutefois, ils présentent également des limites : par exemple, l'hydrure de magnésium ne peut contenir que 7% d'hydrogène en masse (ce qui est le maximum pour ce type d'hydrure). De plus, il est nécessaire de chauffer le minerai à 300°C pour en libérer le gaz. Au contraire l'hydrure d'un alliage de lanthane-nickel (LaNi5H6), stocke moins d'hydrogène par unité de masse, mais peut libérer le gaz à température ambiante. Il y a également des hydrures plus réactifs (borohydrures de métaux alcalins, hydrures alcalins, tétrahydruroaluminate de lithium) qui réagissent avec l'eau pour libérer de l'hydrogène. Le plus répandu est le borohydrure de sodium, peu cher et soluble dans l'eau, mais le rapport hydrogène/masse n'est pas intéressant. De plus, il est nécessaire d'inclure des catalyseurs pour extraire efficacement le gaz du solide.
Comment utiliser de l'aluminium pour stocker de l'hydrogène ?
Afin de contourner les limites posées par les hydrures, le groupe du professeur Alon Gany du Technion travaille sur l'utilisation d'aluminium comme moyen de stockage d'hydrogène. L'aluminium métallique ne contient pas d'hydrogène, mais il peut réagir rapidement avec de l'eau pour libérer l'hydrogène voulu. Théoriquement, le rapport hydrogène/masse est de 11%, ce qui est très intéressant. Toutefois, l'aluminium est connu pour former spontanément en présence d'eau ou d'air une couche passive, non réactive. L'équipe du professeur Gany a développé l'utilisation d'additifs à base de lithium pour résoudre ce problème. Ceci leur a permis de mettre au point des cellules énergétiques basées sur la réaction entre l'eau et l'aluminium. En effet, il existe de nombreuses technologies de pile à combustible basées sur l'hydrogène : l'hydrogène et l'oxygène gazeux réagissent au niveau d'une membrane semi-poreuse pour fournir de l'électricité avec comme seul produit secondaire l'eau. Avec une pile à combustible moyenne, d'une efficacité de 50%, on peut espérer obtenir 19,8 kWh à partir d'un seul kilogramme d'hydrogène, ce qui revient avec les méthodes actuelles à 2,2 kWh par kilogramme d'aluminium. Il suffit d'avoir de l'eau, de l'air et de l'aluminium pour générer cette électricité. A titre de comparaison, une famille française consomme à peu près 20 kWh par jour. Somme toute, ce système semble être très intéressant pour des systèmes électriques de secours.
L'aluminium, métal d'avenir pour l'énergie ?
Le professeur Gany étudie également l'utilisation de l'aluminium comme propergol (source de propulsion dans un moteur-fusée). Espérons que ce travail permette d'améliorer encore davantage l'efficacité de ces systèmes aluminium-pile à combustible. Car il y a malheureusement aujourd'hui des problèmes de taille : l'aluminium, bien que très courant et utilisé depuis l'Antiquité sous forme de sels d'aluminate, n'est pas aussi facilement accessible que les autres métaux courants comme le fer, l'argent ou le plomb. Il a fallu attendre la fin du 19ème siècle pour que la science puisse extraire l'aluminium de la bauxite, le principal minerai en renfermant. Pour ce faire, deux procédés sont nécessaires : d'abord le procédé Bayer pour isoler l'oxyde d'aluminium (l'alumine), puis le procédé Hall-Héroult (traitement électrochimique) pour le transformer en aluminium pur. Bien que nous ayons tous des rouleaux d'aluminium chez nous, obtenir de l'aluminium métallique pur reste donc un processus énergétiquement onéreux. De plus, il faut bien noter que ce système est intéressant pour des batteries de secours à usage unique. Il n'est pas possible de régénérer l'aluminium autrement qu'industriellement.
Il n'en reste pas moins que cette initiative doit être saluée. La quantité remarquable d'énergie pouvant être dégagée à partir d'un seul kilo d'aluminium est impressionnante, alors même que les technologies ne sont pas optimisées ; ce qui laisse penser que cette technologie a un avenir certain.
Source Bulletins Electroniques