L'hydrogène est susceptible de jouer un rôle crucial dans nos efforts pour nous sevrer des combustibles fossiles, mais sa fabrication dans le respect de l'environnement nécessite d'énormes quantités d'eau. Aujourd'hui, les chercheurs ont mis au point une nouvelle technique qui fabrique de l'hydrogène à partir de rien, même dans les climats les plus secs.
Alors que les énergies renouvelables et la technologie des batteries progressent à grands pas dans la décarbonation d'une grande partie des secteurs de l'électricité et des transports, l'hydrogène pourrait également constituer une part importante du mix énergétique. Il peut être brûlé comme les combustibles conventionnels, mais le seul sous-produit qu'il libère est de l'eau. Il a une densité d'énergie décente, ce qui en fait une solution prometteuse pour les applications avec des exigences de poids strictes comme l'aviation, et il peut également être un moyen utile de stocker de l'énergie sur de plus longues périodes.
Mais le caractère écologique du carburant hydrogène dépend beaucoup de la manière dont il est produit. Aujourd'hui, la majeure partie est ce que l'on appelle «l'hydrogène gris», qui est fabriqué à partir de combustibles fossiles et entraîne des émissions considérables de gaz à effet de serre. Pour que l'hydrogène contribue à la décarbonation, nous devons passer à «l'hydrogène vert» produit par des électrolyseurs qui divisent l'eau en hydrogène et en oxygène à l'aide d'énergies renouvelables.
Un défi est que de nombreux endroits disposant des meilleures sources d'énergie renouvelables sont confrontés à la pénurie d'eau. Mais maintenant, des chercheurs de l'Université de Melbourne en Australie ont mis au point une nouvelle technique capable de créer de l'hydrogène à partir de l'humidité absorbée par l'air. De plus, cela fonctionne même si l'humidité est inférieure à celle des déserts les plus secs du monde.
"La capacité d'utiliser l'humidité de l'air rend ce module DAE [direct air electrolyzer] applicable dans les environnements éloignés, arides et semi-arides où l'accessibilité à l'eau douce est un gros problème", Gang Kevin Li dit Newsweek. "La plupart des régions de la planète à fort potentiel solaire et éolien manquent d'eau douce."
L'accès à l'eau serait une préoccupation majeure si la production d'hydrogène vert devait être augmentée de manière significative. Dans un papier dans Communications Nature, les chercheurs soulignent que plus d'un tiers de la planète est aride ou semi-aride, et qu'il existe un chevauchement important entre les zones où l'eau est rare et celles qui ont le plus grand potentiel solaire et éolien.
Même dans les climats les plus secs, cependant, il y a une quantité considérable d'humidité dans l'air. Les chercheurs notent que même dans des endroits comme le désert du Sahel, l'humidité relative est toujours d'environ 20% en moyenne. Ils se sont donc mis à trouver un moyen d'utiliser cette ressource en eau inexploitée pour produire de l'hydrogène.
Leur appareil se compose d'une unité de collecte d'eau qui abrite une éponge imbibée d'un liquide absorbant l'eau qui peut extraire l'humidité de l'air. De part et d'autre de ce réservoir se trouvent des électrodes qui peuvent être alimentées par n'importe quelle source d'énergie renouvelable. Lorsqu'un courant traverse le circuit, l'eau est séparée par électrolyse en ses atomes d'oxygène et d'hydrogène constitutifs, qui peuvent ensuite être collectés sous forme de gaz.
L'équipe a montré que l'appareil pouvait fonctionner efficacement pendant 12 jours consécutifs et produire de l'hydrogène avec une pureté de 99 %. De plus, l'appareil continue de fonctionner dans une humidité relative aussi basse que quatre pour cent.
Pour tester son potentiel dans le monde réel, l'équipe a installé cinq électrolyseurs en parallèle et les a placés à l'extérieur, où ils étaient alimentés par un panneau solaire. L'installation était capable de produire une moyenne de 745 litres (197 gallons) d'hydrogène par mètre carré par jour.
C'est environ la moitié de la quantité qu'un électrolyseur conventionnel alimenté en eau produirait dans des conditions environnementales similaires, Simon Bennett de l'Agence internationale de l'énergie dit New Scientist, mais pas mal pour un appareil qui fonctionne à l'humidité.
Un problème majeur auquel est confronté l'hydrogène carburant est le fait que l'infrastructure pour le distribuer est très différente de celle utilisée pour les combustibles fossiles d'aujourd'hui, nécessitant souvent un stockage à haute pression, voire cryogénique. Comme Li l'a souligné Newsweek, un dispositif comme celui-ci qui permet de fabriquer de l'hydrogène n'importe où pourrait aider à répartir la production, ce qui pourrait contourner certains de ces problèmes.
Pour le moment, cependant, le plus grand obstacle à l'hydrogène vert est le coût. Jusqu'à ce que la technologie de l'électrolyseur baisse de prix et devienne plus efficace, l'hydrogène est peu susceptible de concurrencer les carburants traditionnels, qu'il soit extrait de rien ou non.
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