Production de dihydrogène par une combinaison d'électrolyse et de photocatalyse
Par Benje le jeudi, mars 25 2010, 10:40 - Nouvelles Scientifiques - Lien permanent
Source: BE Japon numéro 533 (19/03/2010) - Ambassade de France au Japon / ADIT
L'AIST a développé un procédé hybride de
photocatalyse et d'électrolyse qui pourrait permettre de fabriquer du
dihydrogène à moindre coût.
Avec la pénurie annoncée de pétrole et les problèmes de dérèglement
climatique, l'hydrogène apparaît comme un carburant alternatif à fort
potentiel aux yeux de certains industriels. En effet, sa combustion dans une pile ou dans un moteur thermique ne rejette que de l'eau. Par ailleurs, c'est un élément
très abondant, puisqu'il peut être produit à partir de l'eau. Cependant,
le coût élevé de sa production, ainsi que de son stockage sous forme de
dihydrogène gazeux à forte pression, sont autant de
freins à l'introduction dans la société de cette technologie. Le procédé de l'AIST
permettrait de réduire les frais de production de l'hydrogène.
Un des procédés pour produire de l'hydrogène est l'électrolyse de l'eau:
sous l'effet d'un courant électrique, l'eau est décomposée en dioxygène
et en dihydrogène. L'AIST a couplé ce procédé d'électrolyse à celui de
décomposition de l'eau par photo-catalyse. Les deux procédés sont liés
par l'emploi du couple d'oxydoréduction du fer (Fe3+ / Fe2+).
L'utilisation de celui-ci comme intermédiaire permet d'abaisser la tension du courant nécessaire à l'électrolyse
de 1,6 V à 0,8 V.
Les chercheurs utilisent comme photocatalyseur une poudre de trioxyde de
tungstène (WO3) dont la surface des particules a été traitée au césium
(Cs), ce qui accroît leur capacité à absorber la lumière. Ils éliminent les ions Cs+
superflus par un second traitement au sulfate de fer (II) (FeSO4). Les
chercheurs ont ainsi constaté que la vitesse de production d'oxygène par
photocatalyse passe de 18 micro-mol/h avec du WO3 pur, à une valeur
comprise entre 113 et 117 micro-mol/h avec du WO3 traité au Cs, et à 196
micro-mol/h après nettoyage au FeSO4.
Après le traitement, le taux d'absorption de la lumière visible (pour la longueur d'onde de 420 nm) est de 19% contre
0,4% pour une photo-catalyse avec WO3 non traité. Par la suite, les
chercheurs espèrent pouvoir utiliser l'ensemble de la lumière de longueur
d'onde inférieure à 480 nm pour augmenter le taux de conversion de 0,3% à
2,4%. Par ailleurs, ils continuent leur recherche pour trouver un autre catalyseur qui pourrait absorber
toutes les longueurs d'onde inférieures à 600 nm et ainsi passer à un
taux de conversion de 7,5%.