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Des nanotechnologies pour faciliter le stockage solide de l’hydrogène

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Par publié le à 01h39

Des nanotechnologies pour faciliter le stockage solide de l’hydrogène

L'Hydrisafe pourrait être réalisé en Hydripak, un métal composé d'une matrice Aluminium contenant des hydrides.

EADS et des scientifiques écossais développent de nouveaux réservoirs pour le stockage solide d’hydrogène. Ils seront la clé du développement de ce carburant dans les applications embarquées. Les premiers résultats prometteurs laissent entrevoir le premier vol d’un drone dès 2014.

L’hydrogène est un carburant propre qui, à la combustion ou en association avec de l’oxygène dans une pile à combustible pour la production d’électricité, libère uniquement de l’eau. Mais son stockage s’avère difficile et coûteux. En outre, l’hydrogène à l’état gazeux requiert d’importants volumes de stockage, tandis que le stockage à l’état liquide est plus lourd et consomme davantage d’énergie pour sa compression. Reste la voie du stockage de l’hydrogène à l’état solide, qui paraît plus avantageuse.

C’est dans cette voie solide qu’EADS Innovation Works, le réseau de recherche du groupe EADS, collabore actuellement avec des chercheurs universitaires au développement d’un futur système de stockage de l’hydrogène.

Reste que la réduction du poids et du volume de stockage représente un véritable défi, tandis que le débit de transfert du réservoir vers une pile à combustible ou un moteur s’avère souvent lent. Des obstacles techniques qui constituent un frein à l’exploitation industrielle des piles à combustible fonctionnant à l’hydrogène sur les marchés aéronautique et automobile.

L’apport des nanotechnologies

Dans ce contexte, plusieurs chimistes de l’Université de Glasgow collaborant avec EADS s’appuient sur les nanotechnologies pour modifier la structure et la composition du matériau des réservoirs de stockage. Ils comptent ainsi réduire leur poids, accroître leur efficacité et faciliter l’utilisation industrielle de l’hydrogène à l’état solide dans les transports.

Si leurs travaux débouchent sur des résultats concluants, EADS espère procéder dès 2014 aux premiers essais en vol d’un prototype de drone alimenté à l’hydrogène, l’objectif du groupe à long terme étant d’introduire sur le marché des appareils commerciaux propulsés par des moteurs fonctionnant à l’hydrogène.

« Remplacer les hydrocarbures classiques par de l’hydrogène non polluant dans les moteurs d’avions et d’automobiles permettrait de réduire drastiquement les émissions de carbone et d’apporter une contribution considérable à la protection de l’environnement », estime Agata Godula-Jopek, experte en piles à combustible dans l’équipe Power Generation Team et coordinatrice du programme pour EADS.

Des réservoirs en hydrure de magnésium

Le professeur Duncan Gregory, spécialisé dans les matériaux inorganiques à la faculté de chimie de l’Université de Glasgow et directeur des recherches, s’appuie sur les nanotechnologies pour modifier la structure du réservoir Hydrisafe, en cours de développement au sein de la start-up écossaise Hydrogen Horizons.

Il a pour cela lancé un projet de recherche de quatre ans mené par un doctorant, à la fois à l’Université de Glasgow et sur le site d’EADS à Ottobrunn (Allemagne). Ce projet de recherche consistera à tester des matériaux alternatifs pour le réservoir de stockage de l’hydrogène Hydrisafe. Actuellement, il se compose de l’alliage commercial lanthane-nickel (LaNi5). L’objectif est de remplacer cet alliage par d’autres hydrures, tels que l’hydrure de magnésium (MgH2), modifié à l’échelle nanométrique pour recevoir et libérer l’hydrogène plus rapidement. En modifiant la structure du réservoir, les chercheurs prolongent sa durée de vie et créent un système de stockage de l’hydrogène à l’état solide susceptible d’alimenter une pile à combustible avec la densité d’énergie requise dans un avion.

« L’association de nouveaux nanomatériaux actifs et de principes de conception originaux dans la production de réservoirs de stockage offre une possibilité extraordinaire de relever les défis considérables que présente l’introduction du carburant hydrogène sur le marché aéronautique. La coopération entre ingénieurs et chimistes, ainsi qu’entre industrie et université, pose ainsi les jalons du succès », estime le Professeur Duncan Gregory.

Le stockage solide est la clé du développement de l’hydrogène comme carburant

Les partenaires s’efforcent actuellement d’obtenir des fonds de l’Union européenne, afin de mettre en place une équipe européenne d’universitaires et d’industriels chargée d’étudier les problématiques générales de l’utilisation industrielle de l’hydrogène dans les secteurs aéronautique et automobile.

Bien que le fort potentiel des piles à combustible soit reconnu sur le marché des applications portables, le stockage sûr, efficace et économique de l’hydrogène représente encore un obstacle majeur à leur exploitation. S’il est approuvé, le projet de recherche s’attachera à explorer les meilleures solutions de stockage pour fournir de l’hydrogène à l’état solide aux systèmes de micro-piles à combustible, ainsi qu’aux applications portables.

Jean-François Prevéraud

Pour en savoir plus : http://www.hydrogen-horizons.com & http://www.nanomicroclub.com & http://www.chem.gla.ac.uk/staff/duncang/  


 

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