L’invention d’un catalyseur révolutionnaire qui n’a besoin que de la lumière pour convertir l’ammoniac en hydrogène

Ce n’est pas la première fois que l’hydrogène est issu de l’ammoniac. Le système principalement connu implique un processus requérant des températures très élevées, soit au-delà des 1000 °C. Cette même technique nécessite des catalyseurs thermiques relativement rares et coûteux. Après plusieurs années de recherches, des scientifiques américains de Rice University et d’autres établissements révolutionnent les méthodes traditionnelles. Ils proposent une meilleure solution utilisant des métaux catalyseurs plus courants et sans besoin de chaleur élevée.

Des nanoparticules

Une molécule d’ammoniac est composée d’un atome d’azote et de trois atomes d’hydrogène, d’où sa formule NH3. Au moyen d’un catalyseur, elle peut être décomposée en deux gaz : de l’hydrogène gazeux et de l’azote gazeux. Le premier composant est prévu pour de futures utilisations tandis que le second sera simplement rejeté dans l’air. Le catalyseur conçu par nos chercheurs se démarque par la présence de nanoparticules « antenne-réacteurs ». Ces dernières assurent deux rôles différents. Dans un premier temps, elles favorisent l’absorption de lumière par le catalyseur, que ce soit de la lumière solaire ou de la lumière LED. Dans un second temps, les nanoparticules contribuent à l’activation d’une réaction chimique consistant à dissocier le NH3 en deux composants gazeux. Grâce à ces procédés, l’ammoniac ne nécessite pas d’être porté à haute température, car la lumière est suffisante pour déclencher la réaction attendue. Même des LED à faible éclairage conviennent parfaitement à ce système.

Des matériaux bon marché

Dans ce genre de réaction chimique, on a toujours considéré que le catalyseur cuivre-ruthénium était le meilleur. Le problème, c’est que le ruthénium est coûteux. Ainsi, l’équipe de chercheurs le remplace par du fer afin d’obtenir un catalyseur cuivre-fer. Cette combinaison existait déjà auparavant, mais elle s’avérait peu efficace lorsqu’elle était portée à haute température. En revanche, les scientifiques ont découvert que sous l’effet de la lumière, le catalyseur affichait une efficacité similaire à celle du cuivre-ruthénium. Le fer et le cuivre sont deux matériaux abondants et donc beaucoup plus abordables de prix. D’ailleurs, Naomi Halas, une des scientifiques de l’équipe, avait a affirmé qu’il serait possible de s’affranchir des matériaux coûteux désormais. « Cela ouvre la porte au remplacement complet des métaux précieux dans la photocatalyse plasmonique. » avait-elle indiqué.

Une manipulation plus fiable et sécurisée de l’hydrogène

Bien qu’il ait fait son entrée dans le monde de l’énergie et du transport, l’hydrogène est encore très peu utilisé. Chez les véhicules terrestres, certains l’utilisent déjà comme carburant vert pour leurs automobiles et leurs deux-roues. Chez les transports aériens et maritimes, il est encore difficile d’envisager l’utilisation de l’hydrogène, car il faudrait une solution de stockage à grand volume qui représente pourtant un danger. C’est ici que l’ammoniac liquide entre en jeu. En effet, il stocke énormément d’hydrogène. La solution proposée par les chercheurs pourrait donc s’avérer assez légère et compacte pour être pertinente dans les avions ou les bateaux.