Matériaux de stockage de l'hydrogène pour les voitures propres

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Des chercheurs de l'Université de l'Alberta utilisent des faisceaux de neutrons pour découvrir comment de fines couches de métal peuvent améliorer le stockage de l'hydrogène de manière efficace, dans le but de permettre un jour aux voitures à hydrogène de fonctionner sans les problèmes de sécurité liés aux réservoirs pressurisés.

Image : La Honda FCX Clarity 2008 a été le premier véhicule à pile à hydrogène disponible au détail.

Histoires de recherche | Centre canadien de faisceaux de neutrons (CCFN) | Publié à l'origine le 1 mars 2012

Si nous voulons cesser d'utiliser des combustibles fossiles émettant du dioxyde de carbone dans nos voitures, une alternative respectueuse de l'environnement pourrait être d'utiliser l'hydrogène comme carburant, car il ne produit de l'eau et de l'énergie que lorsqu'il est « brûlé », c'est-à-dire lorsqu'il est combiné avec de l'oxygène. Pour faire progresser cette technologie, nous avons besoin de matériaux qui stockent et libèrent l'hydrogène de manière efficace, comme alternative aux réservoirs pressurisés des premières voitures à hydrogène qui sont arrivées récemment sur le marché.

Les faisceaux de neutrons sont des sondes efficaces pour étudier les matériaux candidats au stockage de l'hydrogène, car ils peuvent détecter l'hydrogène à l'intérieur des métaux. Prof. David Mitlin et son groupe de recherche de l'Université de l'Alberta utilisent la réflectométrie neutronique au CNBC pour examiner des couches minces de ces matériaux dans des conditions réalistes.

Illustration de la formation d'hydrures (sous forme de deutérium, D) dans des films minces de magnésium dans lesquels une couche de blocage se forme (à gauche), et de magnésium-chrome-vanadium dans lesquels l'hydrogène se déplace plus librement (à droite).

Le magnésium est l'un des matériaux candidats au stockage de l'hydrogène, car il possède une capacité de stockage très élevée (7,6 % en poids), mais il est limité par sa lenteur à accepter et à libérer l'hydrogène. La lenteur de la réponse est due en partie à une accumulation d'hydrure de magnésium à la surface, qui bloque le mouvement de l'hydrogène à l'intérieur et à l'extérieur du film de magnésium.

Récemment, Mitlin a observé des réponses beaucoup plus rapides lorsqu'une combinaison d'autres métaux était ajoutée (chrome et vanadium), et a ensuite accédé au CNBC pour comprendre l'amélioration. Les résultats ont montré que l'ajout de chrome et de vanadium avait pour effet d'empêcher la formation de la couche bloquante d'hydrure de magnésium et de permettre à l'hydrogène de se déplacer beaucoup plus rapidement dans le magnésium.

L'élucidation du mécanisme sous-jacent a conduit à examiner l'effet de l'ajout au magnésium d'autres métaux tels que le chrome et le fer. Cet alliage s'est avéré être un autre système de stockage d'hydrogène prometteur, dans lequel la couche de blocage est évitée d'une manière similaire au système magnésium-chrome-vanadium.

doi:10.1016/j.ijhydene.2011.06.014

Cet article de recherche a été republié avec l’autorisation de l’Institut canadien de diffusion des neutrons.