Les systèmes portables de production d’énergie, téléphonie, informatique, deviennent de plus en plus gourmands. Des chercheurs de l’Institut des Nanotechnologies de Lyon ( INL) ont mis au point un système de production d’hydrogène à partir silicium hydrogéné.
Les piles classiques ont une densité de 150 à 200 Wh par kilo, ce qui signifie qu’elle peut produire cette quantité d’énergie par kilo. Les performances atteintes aujourd’hui par une pile à combustible à hydrogène associée à un réservoir d’hydrogène rendent déjà envisageable une intégration dans des appareils portables. Des systèmes à base d’hydrures métalliques couplés à une pile à combustible portable type PaxiTech, une entreprise innovante de Grenoble, atteignent déjà des densités énergétiques proches de celles des meilleures batteries traditionnelles (160 à 180 Wh/kg).
Le seul frein réside dans la distribution et le stockage de l’hydrogène. Les solutions envisageables pour la fourniture de ce combustible à grande échelle sont des réservoirs d’hydrogène comprimé à haute pression plutôt destinés aux applications de fortes puissances pour l’alimentation de sites isolés, ou pour des sites devant stocker beaucoup d’énergie, comme justement les sites isolés ( balises en mer,etc). Une autre solution pourrait être aussi présentée par des réservoirs d’hydrures métalliques ou un système à base d’hydrures chimiques dont le potentiel en terme d’énergie est le plus prometteur.
Silicium nanostructuré
Mais une autre solution a été mise au point. Sous la houlette de Vladimir Lysenko, à l’INSA de Lyon, des chercheurs de l’Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL, CNRS-ST2I, UMR-5270, site INSA) ont élaboré une nouvelle source d’hydrogène à base de nanostructures de Silicium poreux à l’état de poudre, fortement hydrogénée.
Le processus consiste à donner au Silicium une forme nanostructurée, dans laquelle les atomes d’hydrogène se lient chimiquement avec les atomes de silicium. Ces nanostructures peuvent être obtenues lors de la dissolution chimique ou électrochimique du silicium cristallin.
Il faut ensuite passer à la désorption de l’hydrogène pour son utilisation. L’hydrogène peut être produit, soit par chauffage de la nano-poudre, soit par son simple traitement avec une solution aqueuse à température ambiante et à la pression atmosphérique.
Le procédé est intéressant sur le plan environnemental. Les procédés antérieurs basés, par exemple, sur l’utilisation de boro-hydrure de lithium, produisent après désorption de l’hydrogène des composants chimiques très toxique.
La procédé mis au point par Vladimir Lysenko et ses collègues, laisse comme de l’oxyde de silicium, un produit neutre proche du sable de point de vue de sa composition chimique. Ce seul avantage est déjà énorme et justifie l’intérêt du brevet déposé il y a trois ans.
Un brevet qui vient de trouver son application avec l’entreprise grenobloise Paxitech qui cherchait justement un stockage d’hydrogène propre.
L’Institut de Nanotechnologie de Lyon en collaboration avec la société PaxiTech (www.paxitech.com) a fait fonctionner une pile à combustible destinée à alimenter des dispositifs portables en utilisant une cartouche expérimentale contenant la nano-poudre hydrogénée de Si. L’ expérience a montré que des densités énergétiques de l’ordre de 500 à 600 Wh/kg pouvaient être atteints par de tels systèmes. La collaboration entre l’INL et PaxiTech devrait permettre dans les prochaines années d’atteindre des densités énergétiques encore plus élevées.
Michel Deprost
