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Produire de l'énergie à partir d'hydrogène en froissant du graphène
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Froisser un feuillet de graphène pourrait être la solution pour emmagasiner de l'hydrogène de manière efficace et économique, à des fins énergétiques. Une étude menée par des chercheurs de l'Institut des Nanosciences du Conseil National des Recherches, montre qu'en contrôlant le plissement du graphène, il est possible de lui faire absorber puis libérer de l'hydrogène. Le résultat a été publié dans la revue Journal of Physical Chemistry.
L'hydrogène, qui pourrait être le principal combustible du futur pour une énergie propre et efficiente, est difficile à accumuler et à conserver. Cette problématique occupe de nombreuses équipes de recherche à travers le monde, mais souvent, les solutions proposées se heurtent au problème de la phase finale, lorsque l'hydrogène doit être libéré, car cette manipulation nécessite des pressions et températures très élevées, et entraîne un gaspillage énergétique important.
Valentina Tozzini et Vittorio Pellegrini, du Laboratoire Nest de l'Institut des Nanosciences du Cnr et de l'Ecole Normale Supérieure de Pise, ont démontré grâce à des calculs théoriques et des simulations, que le contrôle du plissement du graphène, matériel formé par une seule couche d'atomes de carbone disposés en nids d'abeilles en treillis (découverte qui a valu le prix Nobel de Physique en 2010 à Andre Geim et Konstantin Novoselov), permet de libérer l'hydrogène, même dans des conditions de pression et de températures normales.
Les calculs des chercheurs indiquent que lorsqu'une couche de graphène est compressée latéralement de manière à former des plis, l'hydrogène adhère chimiquement aux extrémités de ces sinuosités. En décalant les plis, de manière analogue au mouvement d'une vague, les anfractuosités se déplacent et l'hydrogène se retrouve dans une zone concave où l'adhésion est défavorisée. Ce mécanisme combiné à l'effet dynamique de la formation de vagues, provoque la libération de l'hydrogène. " L'hydrogène a une forte affinité pour les zones convexes du graphène, et très peu pour celles concaves ", explique Valentina Tozzini, " car l'énergie du lien est proportionnelle à l'incurvation du treillis atomique. Une fois capturé sur les extrémités, il est possible de libérer l'hydrogène en inversant l'incurvation. C'est un peu comme secouer un tapis de graphène plein de poussière d'hydrogène".
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