Des chercheurs du CEA, du CNRS et de l'Université Joseph Fourier, à Grenoble, ont mis au point deux nouveaux matériaux à base de cobalt capables de remplacer le platine, métal rare et cher, dans la production d'hydrogène à partir d'eau (électrolyse). Le premier matériau fonctionne en solutions aqueuses de pH2 neutre. Le second matériau permet pour la première fois une réaction catalytique sans métaux précieux et peut être utilisé pour l'électrolyse de l'eau qui décompose l'eau en hydrogène et oxygène.
Ces recherches se sont inspirées des mécanismes biochimiques fonctionnant dans les organismes biologiques. Ces organismes se caractérisent par des processus enzymatiques, appelés hydrogénases, qui utilisent des substances simples et abondantes dans la nature, comme le fer, le nickel, le cobalt ou le manganèse pour effectuer leur réaction et produire l'énergie nécessaire à partir d'hydrogène.
L'électrolyse provoque deux réactions : une production d'hydrogène et une production d'oxygène, et le défi à relever est que, pour se passer du platine, il faut réussir à trouver des catalyseurs de substitution qui puissent fonctionner dans des conditions qui vont du de pH neutre à un pH basique. Les chercheurs ont surmonté cette difficulté en imaginant un nouveau catalyseur à base de cobalt qui fonctionne très bien et de manière très stable en pH neutre.
Parallèlement, les chercheurs ont également développé un autre matériau constitué de nanoparticules de cobalt enrobées qui fonctionne en pH neutre. Ce matériau possède la propriété remarquable de pouvoir commuter entre deux formes différentes. La première forme lui permet de catalyser la production d'hydrogène (H2) et la seconde de catalyser la production d'oxygène (O2) à partir d'eau. Avec ce nouveau matériau, il devient donc possible de catalyser sans platine et de manière stable la production d'hydrogène à partir d'eau de pH neutre.
On peut dire que ces nouveaux matériaux prometteurs arrivent à point nommé car l'un des grands défis non résolu, pour pouvoir utiliser massivement, à l'échelle industrielle, les énergies renouvelables par nature intermittentes et difficilement prévisibles, est de pouvoir stocker en grande quantité et de manière peu coûteuse l'électricité excédentaire sous forme chimique pour pouvoir l'utiliser plus tard, en fonction de la demande.
Avec l'arrivée de tels matériaux, on peut donc enfin imaginer la constitution d'une chaîne complète de photosynthèse artificielle qui reposerait sur la production renouvelable et propre d'hydrogène à partir de l'énergie solaire et éolienne ou de la biomasse.
Article rédigé par Mark FURNESS pour RTFlash
