Une porte intelligente ouvre la voie à une production fiable d'hydrogène à partir de l'eau de mer
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Des chercheurs ont mis au point une méthode simple et adaptable pour produire de l'hydrogène de manière fiable à partir d'eau impure, comme l'eau de mer ou les eaux usées industrielles.
L'hydrogène est essentiel aux industries fortement émettrices de carbone, comme la sidérurgie et la production d'engrais. L'utilisation d'hydrogène vert, produit à partir d'énergies renouvelables par électrocatalyse de l'eau, est considérée comme un moyen de contribuer à la décarbonation de ces industries. Le gouvernement australien étudie également son potentiel pour remplacer les combustibles fossiles et décarboner le réseau électrique australien.
Actuellement, la production d'hydrogène par électrocatalyse nécessite de l'eau pure. Dans un pays aride comme l'Australie, le problème réside dans l'accès à cette eau.
Dans les eaux impures, notamment l'eau de mer, les contaminants tels que les ions magnésium, chlorure et calcium détruisent rapidement le système électrocatalytique.
Des chercheurs de l'Université d'Adélaïde, rattachés au Centre d'excellence ARC pour la science et l'innovation du carbone (COECSI), ont mis au point un revêtement protecteur pour les catalyseurs des systèmes électrocatalytiques, fonctionnant comme une barrière intelligente. Ce revêtement, un polymère appelé ionomère, laisse passer les ions nécessaires à l'électrolyse de l'eau tout en bloquant les ions nocifs qui attaquent et détruisent les catalyseurs et le système électrocatalytique.
Les résultats de cette recherche sont publiés dans Nature Communications .
Le professeur Yao Zheng a mis au point une technologie permettant de produire de l'hydrogène propre directement à partir de l'eau de mer. Ces travaux novateurs contribuent à accélérer le développement de l'industrie australienne de l'hydrogène vert dans sa transition vers la neutralité carbone. Il a reçu le prix Malcolm McIntosh 2025 du scientifique physicien de l'année pour cette réalisation majeure. Crédit : Ministère de l'Industrie, des Sciences et des Ressources
« Le plus intéressant, c’est que cette approche permet aux électrolyseurs alimentés à l’eau de mer de fonctionner pendant plus de 1 500 heures avec une durabilité comparable à celle des systèmes à eau pure », explique le Dr Feiyue Gao , auteur principal et chercheur au Centre.
« Il s’agit d’un changement significatif par rapport à la défaillance rapide habituellement observée. »
« Nous avons dépassé le stade de la preuve de concept. Notre système fonctionne. Les défis restants consistent à optimiser la stabilité à long terme, l'évolutivité et l'intégration du système afin de répondre aux exigences commerciales. »
« Dans le même temps, nos résultats mettent en évidence une opportunité pour le domaine de développer des ionomères de nouvelle génération présentant une sélectivité et une durabilité encore meilleures », déclare-t-il.
Le Dr Feiyue Gao met en place et teste le système d'électrolyse utilisé pour produire de l'hydrogène à partir d'eau de mer.
L'ionomère
L'ionomère est un polymère conducteur d'ions généralement utilisé comme liant ou colle pour maintenir ensemble les particules de catalyseur ou pour améliorer le contact mécanique au sein de l'électrode.
« Ce qui distingue fondamentalement notre travail, c’est que nous exploitons délibérément la sélectivité ionique des ionomères. Nous concevons les revêtements ionomères de manière à contrôler quels ions peuvent atteindre la surface du catalyseur », explique le professeur Yao Zheng, chercheur principal du Centre .
À la cathode, l'ionomère contribue à bloquer les ions calcium et magnésium responsables de l'entartrage et de l'obstruction de la surface. À l'anode, il inhibe le transport des chlorures et stabilise le pH local.
En principe, la même approche ionomère peut être appliquée à tout catalyseur fonctionnant dans des environnements impurs ou d'eau de mer, y compris les catalyseurs à base de carbone et les catalyseurs supportés par du carbone, qui sont au centre des recherches du COECSI et particulièrement vulnérables à l'encrassement et à la dégradation dans de tels systèmes d'électrocatalyse.
L'hydrogène vert en Australie
Le gouvernement australien a choisi l'hydrogène comme nouvelle industrie d'exportation, définie dans le cadre de sa Stratégie nationale pour l'hydrogène .
Selon cette stratégie, le marché mondial de l'hydrogène devrait atteindre 1 400 milliards de dollars américains en 2050.
https://www.carboncentre.org.au/centre-news/smart-gate-paves-way-for-reliable-hydrogen-from-seawater