une méthode inédite et sa propre production décuplée à partir de l’eau › Geeky News

Hydrogen constitutes a great track of future for the energy transition, in allowing the development of decentralized renewable energies. C’est un vecteur d’énergie clé, servant à transporter de l’énergie produite par une primaire source (solaire, éolien) jusqu’aux usagers. Pendant des années, les chercheurs ont essayé de finder des moyens efficaces et profitable d’utiliser la réactivité de l’aluminium pour générer de l’hydrogène propre. Recently, the UCSC researchers developed a simple, cost-effective and efficient method to produce, using gallium, aluminum and water nanoparticles.

Hydrogen is the simplest chemical element: they are actually made up of a single proton and they are atoms and comprise an electron. The dihydrogen molecule (H2) is made up of two hydrogen atoms. On parle donc communément d’hydrogène pour désigner en fait le dihydrogène. Il est également l’élément chimique le plus abondant dans l’univers, mais pas à l’état pur. Il est tujours lié à d’other chemical elements, dans des molecules comme l’eau (H2O) ou les hydrocarbones.

Potentiellement inépuisable, non-emitter of gaz à effet de serre, acteur of combustion et facile à transporter, l’energy hydrogene is considered as the “source d’energy” itself ideal. Or, l’hydrogène n’est pas une source d’energie mais un « vecteur énergétique »: il doit être produit puis stocké avant d’être utilisé. Il pourrait jouer à l’avenir un rôle essentiel dans la transition énergétique in allowing to regulate the production d’électricité générée par las énergies renouvelables intermittents (solaire et éolien).

Les stratégies industrialisées mondiales pour la génération de H2 sont principalement axées sur la génération d’hydrogène à partir de combustibles fossiles, la synthèse de bio-hydrogène et la génération d’hydrogène photo-catalysé, bien que ces techniques ne soient pas soi car elles sont respectueuses de l’environnement. L’avancement des techniques électrochimiques de génération d’hydrogène est essentiel pour résoudre les problèmes de durabilité et d’énergie. Pour les différentes manières de produire de l’hydrogène, l’électrolyse de l’eau est une approche facile et écologique, utilisée depuis de nombreux siècles. Il s’agit de séparer la molécule d’eau en ses deux éléments (hydrogène et oxygène) à l’aide d’un courant électrique.

Une réaction bien suivie

The reaction of aluminum and gallium with water has continued since the year 1970. Aluminum is a three-way reactive metal, capable of removing the oxygen from the water molecules that are generated by hydrogen. Son utilisation, notamment pour contenir des produits de type liquides — comme les canettes, ne present aucun danger, car l’aluminium réagit instantly avec l’air pour former une couche d’oxyde d’aluminium. Ce bouclier empêche toute réaction ultérieure. Le gallium is a chemical element of the famille des métaux pouvres, presenting the plage d’état liquide (c’est-à-dire la différence entre point de fusion et point d’ébullition) the most important of all the elements. In fact, its melting temperature is 29.76 degrees Celsius, which is why it will instantly press down on the main. It is mainly used in conjunction with the arsenic dans l’arseniure de gallium GaAs, a semi-conductor three used in optoelectronics. Cet elément permet également d’obtenir des images de sites d’inflammation par scintigraphie, en imaging medicale. Dans le cas présent, c’est son interaction avec l’aluminium qui nous interesse. Il permet d’eliminer le revêtement passif d’oxyde d’aluminium de ce dernier, le mettant en contact direct avec l’eau.

One of the authors of the article, B. Singaram, declared that the idea is in a conversation that took place with a student, co-author Isai Lopez. Ce dernier avait vu des vidéos sur l’interaction galium-aluminium-eau et commencé à expérimenter la génération d’hydrogène dans sa cuisine of him. B. Singaram explains in a communiqué: “I do not know that there is a scientific manure, but I am in contact with a diplômé student for a systematic study. J’ai thought cela ferait une bonne thèse pour lui de mesurer la production d’hydrogène à departing from different rapports de gallium et d’aluminium». L’étude est désormais publiée dans la revue Applied Nano Materials.

Une nouvelle voie verte

Cette recherche apporte des innovations technologiques faisant l’objet d’une demande de brevet actuellement. In fact, the previous studies have mainly used de mélanges d’aluminium et de gallium riches en aluminium, or dans certains cas des alliages plus complexes, mais jamais des alliages riches en gallium.

In testant multiple types of compositions d’alliages, contenant plus ou moins de gallium par rapport à l’aluminium, l’équipe de recherche s’est rendu compte que les taux de production d’hydrogène étaient étonnamment eleves. Le plus grand rendement provenait d’un composite gallium-aluminium (Ga – Al) 3:1. Ces observations ont conduit les chercheurs à s’interroger sur les charactéristiques fundamentales, et obligatoirement différentes, de cet alliage riche en gallium.

Hydrogen yields of different composites, in function (à droite) du rapport gallium-aluminium, et (à gauche) du type de materiaux utilisés, dont de l’aluminium recycle. Les cadres rouges mettent en évidence les rendements les plus éleves. © G. Amberchan et al., 2022 (modified by Laurie Henry for Trust My Science)

Scott Oliver, professeur de chimie à l’UCSC et co-auteur de l’étude, a suggéré que la formation de nanoparticules d’aluminium pourrait expliquer l’augmentation de la production d’hydrogène. Ils sont son laboratoire disposait de l’équipement nécessaire à la caractérisation à l’échelle nanométrique de l’alliage. Cette analyse du composite Ga – Par microscopie électronique avec balayage et spectroscopie de rayons X avec dispersion d’énergie et diffraction des rayons X sur la poudre, tandis que le gallium secoue avec ses niveaux : le dissolvant de la couche d’oxyde d’aluminium et sépare l’aluminium en nanoparticules. Singaram précise que « le gallium empêche de s’agréger en particules plus grosses ».

Microscopie électronique pour balayage d’un montage composite de nanoparticules d’aluminium dans une matrice de gallium. © G. Amberchan et al., 2022

The gallium remains intact and is easily recovered for reuse after the reaction. Ceci donne 90% de l’hydrogène pouvant, théoriquement, être produit à departing from the degradation of all the aluminum dans le composite. S. Oliver declared: «Nous n’avons besoin d’aucun apport d’energie, et l’hydrogène bouillonne. Je n’ai jamais rien vu de tel». Le gallium pourrait donc être collecté et réutilisé indéfiniment. Finally, the composite peut être stocké pendant au moins 3 mois, in the recouvrant of cyclohexane to protect it from humidity.

Outre l’intérêt majeur en matière de quantité d’hydrogène produite, un second point positif apparait : n’importe quel type d’aluminium et d’eau peuvent être utilisés. Effectively, the Ga-Al composite syntheses are produced without kissing an inert atmosphere or a mechanical aid. L’aluminium commercial peut être utilisé, and buy le papier d’aluminium used, generally jeté. Toute source d’eau available peut être utilisée, understanding les eaux usedées, les boissons commerciales ou même l’eau de mer, sans génération de chlore gazeux, as confirmed by the chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse.

L’hydrogène, vecteur d’énergies renouvelables

Il ne reste qu’à attendre l’approbation du brevet, puis la mise en œuvre sur le marché industriel de cette procédure, notamment pour les batteries à hydrogene. Hydrogen will also support solar and wind energy, as a vector of energy. In effect, renewable energies are an effective solution for energy and environmental improvements, more intermittent but sometimes complicating the management of distribution.

The idea is that you can use the electricity produced in the wind or solar power for your own hydrogen, which, however, can be easily and durablely stocked. Ce dernier peut être injected dans le réseau de gaz natural, fournir de la chaleur dans les villes, être reconverti en eléctricité grace à des piles à combustible. Il permet ainsi de procurer aux consommateurs une énergie issue des filières renouvelables à toute période de l’année et in particular lors des pics de consommation.

Toutes ces caractéristiques rendent cette découverte particularly pertinent and innovative, dans un monde énergétique devant se réinventer au plus vite face au défi climatique. Le dernier rapport du GIEC, more alarming than the previous ones, sous-tend ces initiatives liant énergies renouvelables et decarbonées avec la reutilisation raisonnée des déchets que nous produisons.

Source : Nano matériaux appliqués