L'hydrogène pour l'énergie propre pourrait être produit à partir de l'eau de mer

L'électrolyse de l'eau de mer pourrait produire de l'hydrogène durable sans aggraver la pénurie mondiale d'eau douce.

Photo : Pixabay/applaudissements

L'énergie propre est une priorité absolue pour les pays du monde entier. Alors que l'énergie conventionnelle repose sur des combustibles fossiles comme le charbon, le gaz naturel et le pétrole, l'énergie propre se présente sous diverses formes telles que l'énergie solaire, éolienne, géothermique, hydroélectrique et la biomasse.

L'hydrogène est également une option de stockage d'énergie de premier plan pour les énergies renouvelables et pourrait contribuer à réduire les niveaux élevés d'émissions de carbone.

Les recherches actuelles suggèrent que l'électrolyse de l'eau salée - le processus de séparation de l'eau en oxygène et en hydrogène - est une solution viable aux défis courants de l'électrolyse de l'eau douce. L'électrolyse de l'eau de mer pourrait produire de l'hydrogène durable sans aggraver la pénurie mondiale d'eau douce.

Selon le United States Department of Energy Alternative Fuel Data Center, l'hydrogène pur est un élément abondant sur Terre qui est très prometteur pour soutenir la transition vers une énergie propre, durable et renouvelable.

Une fois l'hydrogène produit, il peut générer de l'électricité dans une pile à combustible et n'émet que de la vapeur d'eau et de l'air chaud. Parce que l'hydrogène ne libère pas de gaz à effet de serre, d'oxydes d'azote, d'hydrocarbures ou d'autres particules, il n'affecte pas négativement l'environnement.

L'hydrogène a d'autres avantages qui aideront à créer une économie d'énergie propre. C'est une solution énergétique optimale dans des zones généralement difficiles à décarboner. Il augmente la fiabilité et la résilience du réseau électrique moderne. Elle peut également améliorer la santé publique et l'état de l'environnement.

En outre, cela peut augmenter le nombre d'opportunités d'emploi et la sécurité énergétique dans les industries mondiales. Cela peut aider l'industrie du transport à devenir plus durable et soutenir le passage aux véhicules électriques (VE). Et cela peut contribuer à augmenter les revenus et à renforcer l'économie mondiale.

Plusieurs pays investissent dans la production d'hydrogène vert, notamment les États-Unis, l'Australie, l'Arabie saoudite, le Japon, le Chili et l'Allemagne. De plus, l'Union européenne investira 430 milliards de dollars dans l'hydrogène vert d'ici 2030 pour aider à atteindre les objectifs définis dans le Green Deal européen.

L'un des défis qui fait grimper les coûts associés à la production d'hydrogène vert est que les électrolyseurs nécessitent de l'eau ultra pure. Cela rend difficile l'électrolyse traditionnelle de l'eau salée car de nombreuses sources d'eau sont remplies de contaminants.

Bien que l'EPA ait des exigences strictes pour l'eau en raison de la présence de plomb, de chlore et de bactéries, cela ne signifie pas nécessairement que toute l'eau est exempte de contaminants.

Électrolyse d'eau de mer

La recherche sur l'électrolyse de l'eau de mer est apparue au début du 19e siècle. Bien que les scientifiques aient fait des progrès dans la production d'hydrogène, celle-ci n'a jamais gagné en popularité ni n'est devenue une solution énergétique viable. Au XXe siècle, l'hydrogène était principalement extrait du gaz naturel et utilisé pour alimenter les voitures, les bus, les dirigeables et les fusées.

Bien que l'utilisation de cet hydrogène soit faisable, sa production était énergivore et contribuait aux émissions de carbone, l'une des principales causes du changement climatique. De plus, certaines villes filtrent les déchets solides municipaux avec la technologie des piles à combustible à hydrogène, qui produit de l'hydrogène et empêche la contamination par les déchets dans les approvisionnements en eau locaux.

Divers chercheurs et scientifiques développent des technologies avancées utilisant l'électrolyse de l'eau de mer pour éviter ces défis. Si ces technologies fonctionnent correctement, elles produiront de l'hydrogène durable sans utiliser de ressources en eau douce ni contribuer aux émissions de carbone.

Au Texas Center for Superconductivity, par exemple, les chercheurs ont créé un électrocatalyseur à base de nickel et de fer, qui peut interagir avec le cuivre-cobalt, pour réussir l'électrolyse de l'eau de mer.

Le directeur de l'institution, Zhifeng Ren, suggère que cet électrocatalyseur multimétallique peut stimuler et faire progresser le développement des technologies d'électrolyse de l'eau de mer. À l'avenir, le processus et la technologie pourraient réduire le coût de la production d'hydrogène à 1 $ par kilogramme.

Pendant ce temps, Marta Cerutti, professeur à l'Université McGill au Canada, et certains de ses étudiants ont récemment suggéré de développer une solution possible à l'un des principaux problèmes liés à la production d'hydrogène à partir de l'eau de mer.

Cerruti et son doctorant Yiwen Chen ont créé un oxyde de graphène réduit - un échafaudage 3D poreux capable de conductivité électrique. Après avoir été testé, l'oxyde de graphène a amélioré le processus d'électrolyse de l'eau de mer en ne laissant passer que l'eau et en empêchant le chlorure d'entrer.

Un autre axe de recherche est entrepris par Schaeffler, un équipementier automobile allemand, qui travaille avec des partenaires aux Pays-Bas sur un projet pilote pour tester l'extraction d'hydrogène de l'eau salée. L'entreprise comprend que la demande de composants automobiles spécifiques diminuera avec la transition vers la mobilité électrique.

Schaeffler et une startup basée aux Pays-Bas, Hydron BV, développent des systèmes de membrane d'électrolyse polymère (PEM). La solution utilisera la chaleur résiduelle du processus d'électrolyse pour distiller l'eau salée avant qu'elle n'atteigne la technologie de distillation à membrane.

Parce que l'hydrogène peut jouer un rôle important dans le secteur de l'énergie propre, des projets comme ceux-ci peuvent contribuer à accélérer le développement de l'électrolyse de l'eau de mer. La recherche à cet égard est essentielle pour aider les pays à réduire le prix de la production d'hydrogène et à réduire leurs émissions de CO2.