Cet électrolyseur solaire abaisse significativement le coût de l'hydrogène vert

Selon ces chercheurs italiens, l'emploi d'une solution à base de ruthénium dans un électrolyseur alcalin alimenté par de l’énergie solaire permet d’améliorer sensiblement le rendement de sa production en hydrogène. Désormais, l’Institut italien de technologie (IIT) et BeDimensional (la startup qui en est issue), à l’origine des travaux expérimentaux, cherchent à mettre en œuvre leur découverte à l’échelle industrielle.
 
Si actuellement, la principale façon de produire de l'hydrogène est le reformage du méthane à la vapeur, un processus basé sur des combustibles fossiles qui libèrent du dioxyde de carbone (CO2), les récentes études montrent que la seule voie pour tenir les objectifs de décarbonation passe nécessairement par l’abandon des énergies fossiles, y compris pour produire de l’hydrogène. À moyen terme, l’hydrogène gris (lorsque le CO 2 est rejeté dans l'atmosphère) ou bleu (lorsque le CO2 subit un captage et un stockage géologique) doivent être remplacés par l’hydrogène vert (issu d’énergies renouvelables).
 

Un besoin urgent d’hydrogène vert

Le défi est de taille. Car, pour l’instant, les besoins évalués pour 2050 ne sont pas complètement couverts. En cause, le niveau des investissements mais aussi la technologie. C’est ce constat qui a conduit l’IIT et  BeDimensional à chercher à améliorer l’efficacité des électrolyseurs alcalins. L’avantage de cette technologie éprouvée (première mise en œuvre en 1969 dans la capsule Apollo 11!) est sa durabilité. A contrario, elle souffre d’une efficacité peu optimisée.
 
En utilisant le ruthénium, les chercheurs de l'IIT et de BeDimensional sont parvenus, en laboratoire, à rendre l’électrolyse alcaline plus performante. Grâce à l’emploi de nanoparticules de ruthénium fixées en solution sur la cathode de l'électrolyseur, le taux de conversion de l’énergie électrique renouvelable  (exploitée pour diviser les molécules d'eau) en énergie chimique (stockée dans les molécules d'hydrogène) s’est considérablement amélioré.
 

Le ruthénium employé dans les électrolyseurs est plus économique que platine

Gros avantage économique : par rapport à d’autres recherches qui visent à exploiter le platine ou l’iridium pour améliorer les performances dans les électrolyseurs à membrane échangeuse de protons, le ruthénium est un métal précieux obtenu en petites quantités. Il est un sous-produit de l'extraction du platine (30 tonnes par an, contre 200 tonnes de platine par an) mais à moindre coût (18,5 dollars le gramme, contre 30 dollars pour le platine).

De plus, la nouvelle technologie implique l'utilisation de seulement 40 mg de ruthénium par kilowatt. Cela contraste fortement avec l'utilisation intensive du platine (jusqu'à 1 gramme par kilowatt) ou de l'iridium (entre 1 et 2,5 g par kilowatt, le prix de l'iridium étant d'environ 150 dollars par gramme).
 
Prochaine étape pour l’équipe de recherche, le passage à l’échelle industrielle de leur découverte.