Un procédé de production de d'hydrogène intéressant.

         J’ai fait plusieurs articles sur l’hydro!ène, son utilisation comme matériau de synthèse chimique ou comme agent de production d’énergie, par combustion ou dans une pile à combustible. J’ai également fait un article sur la production d’hydrogène et sur les « couleurs » d’hydrogène selon leur provenance, la méthode de fabrication :

           - Noir par gazéification du charbon bitumineux. (Méthode abandonnée).

          - Gris à partir du méthane : produit beaucoup de CO2 mais c’est la moins chère

         - Bleu si dans la méthode précédente on capte le CO2 produit. Problème : le prix

        - Vert par électrolyse peu polluante à condition que l’énergie électrique utilisée soit verte. Malheureusement c’est 2 à 4 fois plus cher que la production à partir de méthane.

        - Rouge s’il est produit par fractionnement catalytique à haute température de l’eau,

       - Violet ou Rose, selon les auteurs, s’il est produit en utilisant l’énergie nucléaire et la chaleur par électrolyse chimio-thermique de l’eau.

      - Blanc par extraction de l’hydrogène natif du sous-sol

Le problème est que, pour le moment tous les procédés sont plus onéreux que la production d’hydrogène gris à partir du méthane.

         Un équipe du MIT à Cambridge, aux USA, étudie une réaction ancienne longtemps négligée : l’action eau aluminium, sans apport d’électricité.

                     2 Al + 4 H₂O  —> 3 H₂ + 2 AlO(OH)

         Le problème est que la réaction s’arrête tout de suite dans les conditions habituelles de température et de pression, parce qu’une fine couche d’alumine Al₂O₃ se forme immédiatement à la surface de l’aluminium et le protège. Il faut donc soit détruire cette couche, soit l’empêcher de se former.

       Les chercheurs ont utilisé un mélange indium - gallium, liquide, qui perturbe la structure cristalline de l’aluminium niveau du joint des grains et détruit ainsi partiellement la barrière protectrice d’oxyde d’aluminium.

       Des fissures permettent à l’eau de pénétrer et de dissoudre l’aluminium.

       Le mélange In - Ga peut ensuite être récupéré pour réagir à nouveau.

        La réaction en laboratoire fonctionne bien, l’aluminium étant converti à 99%, réalisée à partir de billes d’aluminium, de 5mm de diamètre, recouvertes avec environ 5 % en masse de l’alliage liquide In - Ga.

        Des essais ont été faits dans divers milieux et ont entraîné deux effets remarquables

              - la réaction fonctionne même avec de l’eau de mer qui favorise la récupération de l’alliage catalyseur

              - l’adjonction d’imidazole, un composé organique présent dans la caféine, accélère la cinétique de la réaction et  favorise également la récupération de l’alliage catalyseur à environ 95 %.

       Un réacteur expérimental a été réalisé. La taille de la chambre de réaction, le diamètre des billes d’aluminium, la température d’injection de l’eau se sont révélés des paramètres importants. La réaction est exothermique et donc doit être régulée en température.
       Les réacteurs ont été couplés à des piles à combustibles avec succès.

       Au plan économique, l’évaluation du coût industriel est au environ de 9 $ par kg d’hydrogène, c’est à dire au meêm niveau que l’hydrogène catalytique mais 4 fois plus cher que l’hydrogène issu du méthane. Par contre la production de CO2 est réduite de 85 % (elle provient de la fabrication de l’aluminium). Toutefois la production peut utiliser des déchets d’aluminium que l’on recycle.

          Une difficulté ; le Gallium et l’Indium sont des métaux disponibles en volumes limités, issu des filières aluminium et zinc. L’étude se produit en étudiant de substituts partiels par exemple à base d’alliages d’étain.

          L’intérêt serait la réalisation de petits réacteurs, couplés à des piles à combustibles, ce qui éviterait le stockage de l’hydrogène dans des réservoirs sous pression onéreux.