Les ingénieurs du MIT ont mis au point une méthode innovante et durable pour produire de l’hydrogène en utilisant des matériaux aussi courants que l’aluminium, l’eau salée et les résidus de café. Ce procédé pourrait révolutionner la production d’hydrogène, en la rendant plus accessible et écologique. L’hydrogène, considéré comme une source d’énergie verte, pourrait jouer un rôle crucial dans la transition énergétique mondiale.
Une recette pour l’hydrogène : aluminium, eau de mer et caféine
L’aluminium, souvent issu de canettes de boissons, et l’eau de mer peuvent être utilisés pour générer de l’hydrogène. Les chercheurs du MIT ont découvert que lorsque l’aluminium est purifié et exposé à l’eau de mer, il produit de l’hydrogène par une réaction naturelle. Cette réaction peut être accélérée en ajoutant de la caféine, issue des résidus de café.
L’étude, publiée dans la revue Cell Reports Physical Science, montre que l’immersion de petites billes d’aluminium purifié dans de l’eau de mer filtrée génère de l’hydrogène. L’aluminium est prétraité avec une alliage de métaux rares qui le nettoie, le rendant réactif avec l’eau de mer. Les ions de sel dans l’eau de mer jouent un rôle crucial en facilitant la récupération et la réutilisation de l’alliage de métaux, rendant le processus durable.
Accélération de la réaction
Initialement, la réaction entre l’aluminium et l’eau de mer est lente. Cependant, l’ajout de résidus de café accélère considérablement cette réaction. Les chercheurs ont identifié que l’imidazole, un composant de la caféine, est responsable de cette accélération. Avec une faible concentration d’imidazole, le temps de production d’hydrogène passe de deux heures à seulement cinq minutes.
Les chercheurs développent un petit réacteur pouvant être utilisé dans des véhicules marins ou sous-marins. Ce réacteur contiendrait des billes d’aluminium recyclé, une petite quantité d’alliage galium-indium, et de la caféine. Ces ingrédients, combinés à l’eau de mer environnante, produiraient de l’hydrogène à la demande pour alimenter un moteur ou générer de l’électricité.
Applications marines et au-delà
Ce procédé est particulièrement adapté aux applications marines, telles que les navires ou les véhicules sous-marins, car l’eau de mer est facilement disponible. Il élimine également la nécessité de transporter des réservoirs d’hydrogène, réduisant ainsi les risques liés à la volatilité du gaz. Au lieu de cela, l’aluminium est transporté comme “carburant” et l’eau est ajoutée pour produire l’hydrogène nécessaire.
Le professeur Douglas Hart, à la tête de cette recherche, se concentre sur le développement de méthodes efficaces et durables pour produire de l’hydrogène, une source d’énergie verte capable d’alimenter des moteurs et des piles à combustible sans émissions nocives.
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Surmonter les obstacles
L’un des défis de l’utilisation de l’hydrogène comme carburant est la nécessité de transporter le gaz dans des réservoirs, ce qui est risqué. Le MIT propose une solution en utilisant l’aluminium, un matériau abondant et stable, qui génère de l’hydrogène lorsqu’il est en contact avec l’eau. Cependant, l’aluminium ne peut générer de l’hydrogène que dans son état pur et exposé. En présence d’oxygène, il forme une couche d’oxyde qui empêche la réaction.
Les chercheurs ont découvert que le prétraitement de l’aluminium avec une petite quantité d’alliage de galium-indium élimine l’oxyde et permet la réaction avec l’eau. Ce procédé a été validé en utilisant de l’eau douce, mais le défi était de le rendre efficace avec de l’eau de mer.
Récupération de l’alliage
Pour que cette méthode soit rentable et durable, il est essentiel de récupérer l’alliage après la réaction. Les chercheurs ont réussi à le faire en utilisant une solution ionique. Les ions protègent l’alliage de l’eau et facilitent sa précipitation, permettant ainsi sa récupération et sa réutilisation.
L’eau de mer, riche en ions, s’est avérée être une solution efficace et bon marché. En ajoutant de l’aluminium à l’eau de mer filtrée, ils ont observé la production d’hydrogène et la récupération de l’alliage. Toutefois, la réaction est plus lente en eau de mer qu’en eau douce, en raison des ions formant une barrière autour de l’aluminium.
En testant divers ingrédients, ils ont découvert que les résidus de café, et plus précisément l’imidazole, accéléraient la réaction. L’imidazole permet à l’aluminium de continuer à réagir avec l’eau tout en laissant la protection ionique de l’alliage intacte.
Prochains pas
Les chercheurs prévoient de tester ce réacteur dans des véhicules marins et sous-marins. Un réacteur contenant environ 18 kilogrammes de billes d’aluminium pourrait alimenter un petit planeur sous-marin pendant environ 30 jours, en pompant de l’eau de mer et en générant de l’hydrogène pour propulser le moteur.
Les applications potentielles de cette technologie sont vastes, allant des camions aux trains, et possiblement aux avions. Ils envisagent même de capter l’humidité ambiante pour produire de l’hydrogène. Cette solution innovante pourrait révolutionner l’utilisation de l’hydrogène comme carburant, le rendant plus sûr et durable.
Le développement par le MIT d’une méthode rapide et durable pour produire de l’hydrogène en utilisant de l’aluminium, de l’eau salée et des résidus de café marque une avancée majeure dans la recherche sur les énergies renouvelables. Ce procédé pourrait transformer la manière dont l’hydrogène est produit et utilisé, offrant une solution écologique et efficace pour les défis énergétiques mondiaux. Cette innovation ouvre la voie à de nouvelles applications dans le transport maritime et au-delà, contribuant ainsi à un avenir plus vert et plus durable.
