Comprendre et contrôler les matériaux nano poreux pour mieux stocker l’hydrogène

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Le stockage de l’hydrogène est un point clé du développement d’une nouvelle filière énergétique s’appuyant sur l’hydrogène et sur les piles à combustible, et qui reste encore sans solution idéale. Plusieurs équipes aux Etats-Unis recherchent à mettre au point de nouveaux matériaux susceptibles de répondre à ces problèmes de stockage. Dans ce cadre, des chercheurs du NIST (National Institute of Standards and Technology) travaillent sur la possibilité d’utiliser des matériaux du type MOF (Metal Organic Framework) qui sont constitués par des agrégats de métal/oxyde reliés par des ponts organiques dont l’intérêt est de posséder une structure nanoporeuse de dimensions ajustables. Toutefois les mécanismes et les interactions par lesquels l’hydrogène est absorbé par le matériau sont encore mal compris. Lors de récents travaux, l’équipe du NIST a mené une étude cristallographique détaillée au moyen de faisceau de neutrons de réseaux formé de zinc et d’oxygène. Leurs résultats montrent que l’hydrogène est essentiellement capturé dans les "nanocages" formées par les agrégats minéraux et que le liant organique ne joue qu’un rôle secondaire. Leurs mesures font apparaître que le réseau de ce matériau offre globalement un volume de stockage très important, le teneur en hydrogène pouvant représenter jusqu’à 10% du poids à vide de l’échantillon à basse température. Une autre approche concerne les Covalent Organic Framework (COFS). Il s’agit de composés dont la structure est similaire, mais qui sont purement organiques. La difficulté avec ces composés est de contrôler leur synthèse pour les obtenir dans la structure souhaitée. Une équipe de University of Michigan s’est attaquée à ce problème en menant une étude systématique par rayons X de la structure de chaque type de COF qu’ils ont synthétisé afin de pouvoir la corréler aux propriétés obtenues. Ils en ont déduit une nouvelle stratégie de synthèse qui leur a permis d’obtenir des COFs microporeux et mésoporeux dont la structure est rigide, et qui présentent une stabilité thermique exceptionnelle (jusqu’à 600°C), et globalement, des propriétés qui surpassent celles des zéolithes et des silicates poreux.

Source :

http://www.ncnr.nist.gov/staff/taner/h2/
http://www.umich.edu/news/index.html?Releases/2005/Nov05/r111705b

Rédacteur :

Roland Hérino, attache.science@consulfrance-houston.org

Voir en ligne : http://www.bulletins-electroniques….