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Des nanocornets de carbone pour stocker l'hydrogène
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L'hydrogène, élément le plus abondant dans l'Univers, est une source d'énergie renouvelable alternative aux énergies fossiles. Il n'est pas polluant : le seul sous-produit formé lors de sa production est l'eau. Néanmoins, la difficulté à le stocker de manière à la fois sûre et économique a jusqu'ici rendu son utilisation marginale.
Parmi les procédés de stockage existants, l'assemblage avec des métaux semble trop coûteux. Le piégeage dans des matériaux poreux, quant à lui, est à la fois efficace (tout l'hydrogène adsorbé est récupérable) et bon marché. De plus, les cycles de chargement et de relargage de l'hydrogène ne nécessitent alors aucune réactivation ou régénération du matériau. Les nanostructures à base de carbone (nanotubes ou nanocornets), du fait de leur faible masse et leur grande capacité d'adsorption, s'avèrent d'excellents prétendants de matériaux poreux.
Toutefois, les nanotubes de carbone présentent un inconvénient majeur : leur stockage n'est possible qu'à des températures extrêmement basses (inférieures à -196oC), à cause de la faible interaction entre l'hydrogène et le carbone, ce qui limite les applications commerciales. La possibilité future de stocker de l'hydrogène à l'intérieur de matériaux poreux à base de carbone, dans le cadre d'un projet d'énergie propre, dépend donc étroitement de la force de l'interaction entre l'hydrogène et le carbone, et de la faculté d'augmenter cette force.
Des chercheurs du Centre de recherche sur la matière divisée (CNRS/Université d'Orléans), en collaboration avec leurs confrères du Rutherford Appleton Laboratory (Royaume-Uni), de l'Université du Pays Basque à Bilbao et du Consejo Superior de Investigaciones Científicas (Espagne), ont étudié les liens entre l'hydrogène et les nanocornets de carbone. Les nanocornets sont des matériaux de deux à trois nanomètres de longueur. De forme conique, ils s'agrégent pour former des structures en forme de dahlia de 80 à 100 nanomètres de diamètre et ne contiennent aucune impureté métallique. L'extrémité des cônes étant pointue, les chercheurs soupçonnaient une interaction hydrogène-substrat renforcée.
En utilisant la spectroscopie de neutrons à haute résolution, ils ont obtenu des informations sur cette interaction (mobilité de l'hydrogène, énergies et géométrie caractérisant le complexe hydrogènenanocornet). Leurs résultats montrent que l'interaction entre l'hydrogène et les nanocornets est bien plus forte qu'entre les nanotubes de carbone et l'hydrogène. Ces résultats suggèrent que les nanocornets de carbone sont des matériaux prometteurs pour le stockage de l'hydrogène.
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