Décryptage #4
Des matériaux nanoporeux pour stocker l’hydrogène
Des matériaux nanoporeux pour stocker l’hydrogène
Le 9 juin 2024
Magazine Science & Société | Décryptage #3 | Rupture[s]
Enseignants-chercheurs en chimie, Karim Adil et Maud Barré nous expliquent ce que sont les MOFs (metal organic framework) et leur utilité pour le stockage d'énergie du futur.
Le transport ferroviaire et maritime pourrait à l’avenir profiter de la technologie MOF (metal organic framework) permettant de stocker l’hydrogène à des pressions bien inférieures à celles généralement requises.
Explosif, volumineux, fuyant, l’hydrogène reste pourtant l’un des candidats les plus prometteurs et les plus abondants dans la course à la transition énergétique.
Si sa production ou son extraction mobilisent de nombreuses équipes de recherche dans le monde, son stockage interroge aussi de nombreux laboratoires, dont l’Institut des Molécules et Matériaux du Mans (IMMM - UMR CNRS 6283).
Karim Adil et Maud Barré, enseignants-chercheurs en chimie, explorent le piégeage d’hydrogène en utilisant des matériaux ultra-poreux, les MOFs (Metal organic framework). Ils participent à un consortium formé de 16 partenaires qui ont répondu ensemble à un appel à projets européens.
« Il y a quelques années, l’utilisation des MOFS pour le stockage d’hydrogène avait attiré l’attention des laboratoires du monde entier » relate Karim Adil. « Mais l’idée avait été abandonnée, car les quantités stockables étaient trop faibles. Aujourd’hui, la technologie MOF est arrivée à maturité et suscite un regain d’intérêt : les matériaux ont vu leur coût de production diminuer et peuvent désormais être produits à la tonne. »
Maîtrise nécessaire de la température
L’hydrogène est acheminé dans des réservoirs remplis de monolithes MOF ressemblant à des cailloux. Pour permettre à l’hydrogène de pénétrer ces matériaux, la température est fortement abaissée à 80 Kelvin (-193 degrés Celsius).
L’une des difficultés réside dans le contrôle de cette température, qu’il suffit ensuite d’augmenter (à 160 Kelvin, soit -113 degrés Celsius) pour libérer l’hydrogène. Cette technologie permet de réduire de manière significative la pression du gaz dans le réservoir, de 700 bars, la pression usuelle de stockage de l’hydrogène, à 100 bars.
Karim Adil confie : « Nous échangeons souvent avec l’équipe organisatrice des 24 heures du Mans* qui envisage de tester, en 2026, une course n’impliquant que des voitures à hydrogène. Pour l’instant, si des bonbonnes à 700 bars devaient être utilisées, le site entier devrait être classé Seveso pour cet événement ! »
De son côté, l’équipe de chercheurs européens travaille sur le transport ferroviaire, en partenariat avec Italferr, les chemins de fer italiens et, de façon plus générale, oriente sa recherche sur la mobilité lourde (transport routier, ferroviaire ou maritime). Cette dernière présente l’avantage d’être moins vulnérable au poids des éléments impliqués (pile à combustible, réservoirs) :
