Stockage de l'hydrogène dans des nanocornets de carbone

Elément le plus abondant dans l'Univers, l'hydrogène apparaît comme le candidat idéal pour remplacer les énergies fossiles. Pour autant, son utilisation reste marginale en raison de la difficulté à le stocker de manière à la fois sûre et économique. Certes, des solutions existent comme par exemple l'assemblage avec des métaux. Mais ce procédé est trop coûteux. Il existe bien le piégeage de l'hydrogène dans des matériaux poreux. C'est un procédé à la fois efficace et bon marché pour lequel les nanostructures à base de carbone comme les nanotubes ou les nanocornets, du fait de leur faible masse et leur grande capacité d'absorption, s'avèrent d'excellents prétendants de matériaux poreux.

Seul inconvénient majeur: le stockage des nanotubes de carbone n'est possible qu'à des températures extrêmement basses, inférieures à -196° C, du fait de leur faible interaction entre l'hydrogène et le carbone. D'où une limitation des applications commerciales. La possibilité de pouvoir stocker de l'hydrogène à l'intérieur de matériaux poreux à base de carbone dépend donc étroitement de la force de l'interaction entre l'hydrogène et le carbone et de la faculté d'augmenter cette force.

Dans ce contexte, des chercheurs du Centre de Recherche sur la Matière Divisée (CNRS/Université d'Orléans), en collaboration avec leurs confrères britanniques du Rutherford Appleton Laboratory , de l'Université du Pays Basque à Bilbao et du Consejo Superior de Investigaciones Cientificas (Espagne), ont étudié les liens entre l'hydrogène et les nanocornets de carbone, qui sont des matériaux longs de deux à trois nanomètres. De forme conique, ceux-ci s'agrègent pour former des structures en forme de dahlia de 80 à 100 nanomètres de diamètre et ne contiennent aucune impureté métallique.

En raison de l'extrémité pointue de ces cônes, les chercheurs soupçonnaient une interaction hydrogène-substrat renforcée. Or en faisant appel à la spectroscopie de neutrons à haute résolution, ils ont obtenu des informations sur cette interaction. Les résultats obtenus ont montré que l'interaction entre l'hydrogène et les nanocornets est bien plus forte qu'entre les nanotubes de carbone et l'hydrogène. Les nanocornets de carbone représenteraient donc des matériaux prometteurs pour le stockage de l'hydrogène. Il restera néanmoins à abaisser leur coût de fabrication qui est encore beaucoup trop élevé aujourd'hui.