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Posté par Adrien le Mercredi 24/03/2010 à 00:00
Production de dihydrogène par une combinaison d'électrolyse et de photocatalyse
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 (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.) alternatif à fort potentiel aux yeux de certains industriels. En effet, sa combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la combustion est vive, elle se traduit par une flamme voire une explosion.) dans une pile ou dans un moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de la...) thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant différents phénomènes...) ne rejette que de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.). 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 (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.), sont autant de freins à l'introduction dans la société de cette technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :). 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 (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la vie quotidienne, sous forme pure ou...) (Fe3+ / Fe2+). L'utilisation de celui-ci comme intermédiaire permet d'abaisser la tension (La tension est une force d'extension.) du courant nécessaire à l'électrolyse de 1,6 V à 0,8 V.

Les chercheurs utilisent comme photocatalyseur une poudre (La poudre est un état fractionné de la matière. Il s'agit d'un solide présent sous forme de petits morceaux, en général de taille inférieure au...) de trioxyde de tungstène (WO3) dont la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) 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 (On distingue :) 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 ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un...) de la lumière visible (pour la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle...) 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 (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme...) 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 (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les...) pour trouver un autre catalyseur (En chimie, un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d'une réaction chimique ; il participe à la réaction mais il ne fait partie ni des produits, ni des réactifs et...) qui pourrait absorber toutes les longueurs d'onde inférieures à 600 nm et ainsi passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) à un taux de conversion de 7,5%.

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Source: BE Japon numéro 533 (19/03/2010) - Ambassade de France au Japon / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/ ... /62653.htm