Les fullerènes pourraient-ils être la solution pour le stockage de l’hydrogène ?

Les fullerènes pourraient-ils être la solution pour le stockage de l’hydrogène ?




L’hydrogène est un vecteur d’énergie
prometteur qui pourrait apporter une solution à deux des principaux
défis énergétiques du siècle : l’épuisement des sources d’énergies
fossiles, et l’émission de gaz à effet de serre. Toutefois, la
production, le transport et le stockage de l’hydrogène posent de
nombreux problèmes technologiques. Aux USA, le Department of Energy
investit beaucoup dans les recherches relatives à la filière hydrogène,
et consacre notamment 1 milliard de dollars à un programme de R&D
orienté sur les technologies qui permettront de développer les voitures
à hydrogène. Un des objectifs fixés par l’agence fédérale est de
développer un matériau capable de stocker au moins 6 % de son poids en
hydrogène, afin de pouvoir concurrencer les voitures traditionnelles.


Dans ce contexte, une équipe de chercheurs de
Rice University (Houston, Texas) dirigée par le Docteur Boris Yakobson
vient de montrer que les assemblages moléculaires sphériques d’atomes
de carbone que sont les fullerènes (les buckyballs) sont susceptibles
de stocker des volumes d’hydrogène jusqu’à près de 8 % de leur poids,
soit de manière presque aussi dense que dans le noyau de Jupiter. Selon
les calculs menés par l’équipe de Yakobson, les "buckyballs" C60 sont
capables de stocker jusqu’à 58 atomes d’hydrogène tout en conservant
une structure métastable grâce à la nature particulièrement solide des
liaisons Carbone-Carbone. Le modèle informatique développé permet de
déterminer avec précision la résistance des liaisons C-C dans la
molécule C60 en fonction du nombre d’atomes d’hydrogène introduits
ainsi que la taille de ces sphères chargées d’hydrogène, et permet
aussi de calculer comment les buckyballs surchargées d’hydrogène
peuvent éclater et libérer leur charge. Les calculs montrent que la
pression interne atteinte dans cette "cage" de carbone pourrait
atteindre quasiment l’ordre de grandeur de la pression de métallisation
de l’hydrogène à température ambiante, soit quelques centaines de Giga
Pascal.


Le modèle développé est adaptable à de plus
grosses molécules de fullerènes que le C60, et pourrait permettre de
prévoir quelles tailles moléculaires seront optimales pour envisager
des applications dans le domaine de l’automobile. L’idée serait de
produire les fullerènes chargés en hydrogène sous forme de poudre
constituée de tous petits cristaux qui pourrait ainsi être stockée dans
le réservoir du véhicule.


BE