Des chercheurs découvrent un moyen sûr, facile et abordable de stocker et de récupérer l’hydrogène

Des chercheurs du RIKEN Center for Emerging Materials Science (CEMS) au Japon ont découvert un composé qui utilise une réaction chimique pour stocker l’ammoniac, ce qui peut fournir un moyen plus sûr et plus facile de stocker cet important produit chimique.

Cette découverte a été publiée dans Journal de l’American Chemical Society Le 10 juillet, il est non seulement possible de stocker l’ammoniac de manière sûre et pratique, mais il permet également de transporter l’important hydrogène. Ce résultat devrait aider à ouvrir la voie à une société neutre en carbone avec une économie pratique de l’hydrogène.

Pour que la société puisse passer d’une énergie basée sur le carbone à une énergie basée sur l’hydrogène, nous avons besoin d’un moyen sûr de stocker et de transporter l’hydrogène, qui est lui-même hautement combustible. Une façon de le faire est de le stocker dans le cadre d’une autre molécule et de l’extraire au besoin. Ammoniac, écrit chimiquement NH₃fait un bon porteur d’hydrogène car trois atomes d’hydrogène sont emballés dans chaque molécule, environ 20% de l’ammoniac étant de l’hydrogène en poids.

Cependant, le problème est que l’ammoniac est un gaz très corrosif, ce qui le rend difficile à stocker et à utiliser. Actuellement, l’ammoniac est généralement stocké en le liquéfiant à des températures bien inférieures au point de congélation dans des conteneurs résistant à la pression. Les composés poreux peuvent également stocker l’ammoniac à température et pression ambiantes, mais la capacité de stockage est faible et l’ammoniac ne peut pas toujours être facilement récupéré.

La nouvelle étude rapporte la découverte de la pérovskite, un matériau doté d’une structure cristalline répétitive caractéristique, qui peut facilement stocker l’ammoniac et permet également sa récupération facile et complète à des températures relativement basses.

L’équipe de recherche dirigée par Masuki Kawamoto au RIKEN CEMS s’est concentrée sur l’iodure de plomb perovskite éthylammonium (EAPbI).₃), écrit chimiquement CH₃CH₂New Hampshire₃PbI₃. Ils ont découvert que sa structure colonnaire unidimensionnelle subit une réaction chimique avec l’ammoniac à température et pression ambiantes, se transformant dynamiquement en une structure bidimensionnelle appelée hydroxyde d’iodure de plomb, ou Pb(OH)I.

À la suite de ce processus, l’ammoniac est stocké dans une structure en couches par conversion chimique. Ainsi, l’EAPbI₃ L’ammoniac corrosif peut être stocké en toute sécurité sous forme de composé azoté dans un processus beaucoup moins cher que la liquéfaction à -33 ° C (-27,4 ° F) dans des conteneurs sous pression. Plus important encore, le processus de récupération de l’ammoniac stocké est très simple.

« A notre grande surprise, l’ammoniac stocké dans l’iodure de plomb éthylammonium peut être facilement extrait en le chauffant doucement », explique Kawamoto. Le composé azoté stocké subit une réaction inverse à 50 ° C (122 ° F) sous vide et revient à l’ammoniac. Cette température est bien inférieure aux 150 ° C (302 ° F) ou plus nécessaires pour extraire l’ammoniac des composés poreux, ce qui rend EAPbI₃ Un excellent milieu pour traiter les gaz corrosifs dans un processus simple et économique.

De plus, après retour à une structure colonnaire unidimensionnelle, les pérovskites peuvent être réutilisées, permettant un stockage et une extraction répétés de l’ammoniac. Un avantage supplémentaire était que le composé naturellement jaune est devenu blanc après la réaction. Selon Kawamoto, « la capacité du composé à changer de couleur lorsque l’ammoniac est stocké signifie que des capteurs d’ammoniac colorimétriques peuvent être développés pour déterminer la quantité d’ammoniac stockée. »

La nouvelle méthode de stockage a de nombreuses utilisations. À court terme, les chercheurs ont mis au point un moyen sûr de stocker l’ammoniac, qui a déjà de multiples utilisations dans la société, des engrais aux médicaments en passant par les textiles. « A long terme, nous espérons que cette méthode simple et efficace pourra faire partie de la solution pour parvenir à une société neutre en carbone grâce à l’utilisation de l’ammoniac comme vecteur d’hydrogène sans carbone », déclare le co-auteur Yoshihiro Ito de RIKEN CEMS. .

Cette recherche aidera à atteindre les Objectifs de développement durable (ODD) 2016 fixés par les Nations Unies, en particulier l’Objectif 7 : Énergie propre et abordable et l’Objectif 13 : Action pour le climat.