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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 (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) 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 puissance. Il effectue ce...) 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...) 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 (Dans l'industrie chimique, l'électrolyse est une méthode de séparation d'éléments ou de composés chimiques liés utilisant l'électricité.) de l'eau: sous l'effet d'un courant électrique (Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charge électrique, généralement des électrons, au sein d'un...), l'eau est décomposée en dioxygène (Le dioxygène est une molécule composée de deux atomes d'oxygène, notée O2, qui est à l'état de gaz aux conditions normales de pression et de température.) et en dihydrogène. L'AIST a couplé ce procédé d'électrolyse à celui de décomposition (En biologie, la décomposition est le processus par lequel des corps organisés, qu'ils soient d'origine animale ou végétale dès l'instant qu'ils sont privés de vie, dégénèrent sous...) 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...) (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 dixième de millimètre...) de trioxyde de tungstène (Le tungstène est un élément chimique du tableau périodique de symbole W (de l'allemand Wolfram) et de numéro atomique 74.) (WO3) dont la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa mesure, sa...) des particules a été traitée au césium (Le césium est un élément chimique de symbole Cs et de numéro atomique 55.) (Cs), ce qui accroît leur capacité à absorber la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La...). 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 (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) 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 atome qui fait une transition entre deux niveaux d'énergie électronique. Le photon est détruit lors de...) de la lumière visible (La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre électromagnétique qui est visible pour l'œil humain.) (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...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de...) 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...) 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 connaissances scientifiques. Par extension...) 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 n'apparaît...) 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