Actu - De l'hydrogène à la demande pour nos futurs moteurs électriques

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Stocker l'hydrogène est la plus grosse difficulté pour concevoir des véhicules électriques alimentés par des piles combustibles. Une solution : ne pas le stocker mais produire l'hydrogène à la demande ! On pourrait y parvenir avec une recette étonnamment simple, à base d'aluminium et de gallium.Dans le réservoir de la voiture, il suffirait de mettre… de l'eau et, de temps à autre, de changer la cartouche d'aluminium. On peut imaginer ainsi l'automobile des prochaines décennies si l'on en croit Jerry Woodall et son équipe de l'université de Purdue (Indiana, Etats-Unis), qui p...

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[invite19431173]

Salut !

Une correction à apporter :

Cette molécule simple (CH₃OH)

La formule du méthanol n'est pas la bonne.

[Futura]

Bien vu, corrigé merci.

[aetius]

Décomposer l'eau par un métal est ne bonne voie selon moi mais le problême est l'utilisation de l'aluminium qui est LE métal courant le plus pollant à produire, la voie du magnésium semble plus raisonnable.
L'addition de gallium est une nouveauté c'est vrai, si la même chose se produit avec le Mg alors on aura avancé.

[A voir en vidéo sur Futura]

[gros]

Pour moi, le probleme est le suivant,quelle serait la taille et la masse du reservoire d'eau par rapport à un reservoir ne contenant que de l'hydrogène pour obtenir la même quantité d'énergie?

[Cécile]

Le problème me semble surtout le rendement de l'ensemble. J'imagine en effet qu'il faut ensuite réduire l'oxyde d'aluminium pour récupérer de l'aluminium métallique et recommencer le cycle (sinon, cette méthode n'a rien de durable !).
Quelles sont les pertes lors de la production d'hydrogène ?
Quelles sont les pertes lors de la régénération de l'aluminium ?
Je crains que ça ne soit pas génial.

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[Beren]

Salut !

une correction à apporter:

La très faible densité de ce gaz impose de le compresser - mais il atteindre plusieurs centaines de bars -

à remplacer par "il faut atteindre", je pense, question de sens.

[invité576543]

Le problème me semble surtout le rendement de l'ensemble. J'imagine en effet qu'il faut ensuite réduire l'oxyde d'aluminium pour récupérer de l'aluminium métallique et recommencer le cycle (sinon, cette méthode n'a rien de durable !).
Quelles sont les pertes lors de la production d'hydrogène ?
Quelles sont les pertes lors de la régénération de l'aluminium ?
Je crains que ça ne soit pas génial.

Ce qui est proposé c'est une méthode dans laquelle l'aluminium est le carburant! On fait le plein d'aluminium et on rejette de l'oxyde d'aluminium...

Il y a nécessairement une perte importante d'énergie libre lors du passage à l'hydrogène si la réaction entre eau et aluminium est spontanée!

La réaction entre Al et oxygène est nécessairement plus favorable. N'y a-t-il pas une autre manière pour utiliser l'aluminium directement dans une pile à combustible? (j'ai vu des sites où on parle de pile aluminium/air) Comment se comparent les approches en termes d'efficacité énergétique?

(Quelqu'un a-t-il les chiffres de l'énergie libre dégagée par 2Al + 3O₂, et pour H₂ + 2 0₂ ? Ca donnera immédiatement un des facteurs de la perte due au passage par l'hydrogène.)

Cordialement,

[Cécile]

Dans ce cas, c'est un carburant encore beaucoup moins durable que ceux utilisés actuellement.
Je ne peux pas croire, vu les coûts d'extraction de l'aluminium (et l'augmentation actuelle du coût de tous les minerais), que l'on utilise ainsi de l'alu qu'on rejetterait tout bonnement dans la nature.
"Vous n'avez plus de pétrole, prenez de l'alu", ça ressemble à "vous n'avez plus de patates, bouffez du caviar"

[invité576543]

Dans ce cas, c'est un carburant encore beaucoup moins durable que ceux utilisés actuellement.
Je ne peux pas croire, vu les coûts d'extraction de l'aluminium (et l'augmentation actuelle du coût de tous les minerais), que l'on utilise ainsi de l'alu qu'on rejetterait tout bonnement dans la nature.
"Vous n'avez plus de pétrole, prenez de l'alu", ça ressemble à "vous n'avez plus de patates, bouffez du caviar"

Attention! Tous les carburants ne sont que des vecteurs d'énergie. L'aluminium peut se recycler, comme tu l'as dit, en récupérant l'oxyde et en utilisant de l'énergie autre pour le désoxyder.

Et on peut faire la même chose avec de l'essence: on peut récupérer l'eau et le CO2 et les désoxyder en essence, avec une autre source d'énergie

L'extraction du pétrole est celle d'un composé déjà réduit (grâce à de l'énergie solaire, il y a longtemps). Et c'est cette état réduit qui nous intéresse, pas les molécules de carbone ou d'hydrogène.

Cordialement,

[gros]

Au final, on a des "usines à gaz roulante" de la taille d'un bus pour l'équivalent d'une voiture familliale

[Cécile]

Attention! Tous les carburants ne sont que des vecteurs d'énergie. L'aluminium peut se recycler, comme tu l'as dit, en récupérant l'oxyde et en utilisant de l'énergie autre pour le désoxyder.

C'est bien ce que je disais dans mon premier post. La question alors (à laquelle l'article ne répond pas), est la perte d'énergie lors de l'utilisation de ce vecteur, c'est à dire lors de l'oxydation de l'alu pour produire de l'hydrogène, et lors de la réduction de l'oxyde d'alu en alu.

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[jihel]

L'auteur de l'article, journaliste simplex, n'a pas toutes les réponses à ces savantes questions...
Rappelons qu'il s'agit d'un travail scientifique et pas d'une réalisation d'ingénieur qui sera en vente la semaine prochaine.
L'aluminium, dans cette voie, sera recyclé.
Des précisions se trouvent dans l'article de l'université de Purdue mentionnant ce travail et dont le lien figure dans l'article de FS. Le revoilà :
http://news.uns.purdue.edu/x/2007b/0...lNanotech.html
sorry, it is in english...

[invité576543]

Mais l'article ne répond pas à ces questions essentielles. Pire, des phrases comme

As the alloy reacts with water, the aluminum turns into aluminum oxide, also called alumina, which can be recycled back into aluminum. The recycled aluminum would be less expensive than mining the metal, making the technology more competitive with other forms of energy production

sont assez curieuses. D'une part le problème que je (et Cécile j'imagine) vois comme essentiel est présenté plus ou moins comme accessoire. D'autre part il n'y a pas de mine d'aluminium, uniquement des mines d'alumine ou d'aluminates (la bauxite qui est citée plus loin contient des hydrates d'alumine), c'est à dire d'aluminium oxydé.

Que ce soit l'alumine recyclée ou l'alumine minée, l'énergie fournie à la voiture est une partie de celle qui a été utilisée pour désoxyder l'alumine. L'aluminium minée n'apporte strictement rien en énergie (l'extraction du minerai en consomme d'ailleurs!).

L'expression "energy production" à la fin du paragraphe est plutôt trompeur, donc.

Il y a bien d'autres phrases "misleading", comme

Enough aluminum exists in the United States to produce 100 trillion kilowatt hours of energy.

C'est n'importe quoi: soit c'est 0 (l'énergie ne vient pas de l'aluminium), soit c'est l'infini (on recycle indéfiniment l'aluminium).

The Purdue researchers had thought that making the process competitive with conventional energy sources would require that the alumina be recycled back into aluminum using a dedicated infrastructure, such as a nuclear power plant or wind generators. However, the researchers now know that recycling the alumina would cost far less than they originally estimated, using standard processing already available.

"Since standard industrial technology could be used to recycle our nearly pure alumina back to aluminum at 20 cents per pound, this technology would be competitive with gasoline,"

Ils parlent de coût financier, pas du coût énergétique

Cordialement,

[invité576543]

Voilà un site de quelqu'un qui a cherché à répondre aux questions...

http://entropyproduction.blogspot.co...n-concept.html

Edifiant!

J'écrivais que le passage par l'hydrogène était nécessairement une perte par rapport à l'énergie chimique de l'aluminium. Pas moins de 67% de perte...

Je traduis la partie pertinente: rendement de 0.5 * 0.33 * 0.5 = 8%

Le premier 0.5 pour la désoxydation de l'alumine, 0.33 pour la conversion en hydrogène, et 0.5 pour la pile à combustible.

Cordialement,

[Neowings]

On a qu'à aller le chercher directement dans l'atmosphère de Jupiter !

[Cécile]

J'ai été regarder l'article en question, qui n'est pas un article scientifique, mais un communiqué de presse, avec tous les défauts de ce type de document : pas clair, montant en épingle le résultat, éludant les difficultés, ne répondant pas aux questions les scientifiques les plus évidentes.
Comme le dit mmy, écrire "Enough aluminum exists in the United States to produce 100 trillion kilowatt hours of energy", c'est mélanger (sciemment ?) production d'énergie et vecteur d'énergie. C'est vouloir faire croire que l'énergie est produite par l'aluminium, alors qu'elle n'y est que stockée. Pareil quand il est écrit "there are enough known gallium reserves to run 1 billion cars."

Mais les chercheurs eux-mêmes semblent noyer le poisson, puisque dans l'abstract, ils ne font aucune mention du moindre rendement. Et comme il s'agit d'une communication à un congrès, il n'y a pas le moindre article en vue (et encore moins l'avis du moindre referee, contrairement aux articles publiés dans des revues à comité de lecture).

Bref, ça ressemble à un coup de pub d'une université, pas à un résultat scientifique. Les échéances pour leur renouvellement de crédits doivent approcher

[invite73192618]

Je traduis la partie pertinente: rendement de 0.5 * 0.33 * 0.5 = 8%

8%... c'est pas mal non? Il me semble qu'une autre partie pertinente serait le poids de la batterie. As-tu une idée à partir de la densité énergétique (genre ça me tente pas de faire le calcul moi-même )?

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[invité576543]

Il me semble qu'une autre partie pertinente serait le poids de la batterie. As-tu une idée à partir de la densité énergétique (genre ça me tente pas de faire le calcul moi-même )?

Si on prend 1675 kJ/mole pour l'oxydation de l'alu, et qu'on réduit au sixième pour ne compter que l'énergie en sortie de pile à combustible, ça fait 280 kJ électrique pour 27 grammes d'alu, soit en gros 10 MJ (ou 2.8 kWh) au kilo d'alu. Faut rajouter le poids du Gallium, etc.

Cordialement,

[invite73192618]

en gros 10 MJ (ou 2.8 kWh) au kilo d'alu

trouvé ici

Une petite berline électrique consomme environ 25 kwh aux 100 km

Autrement dit ça donnerait un 10 kilos de batterie pour 100 km d'autonomie... si ton calcul ou celui de l'ademe n'est pas loupé de plus qu'un facteur 10, c'est très intéressant non?

Concernant le 8%, mon petit doigt me dit que ça ferait environ 15 euros aux 100km (considérant un tarif de nuit ou 0.05 euro le kWh). Pas si pire!

[invité576543]

Pas si pire!

Pour reformuler, tu es en train de dire que l'avantage de la technique est dans la capacité massique très élevée: elle est à prendre comme une solution où le compromis entre capacité massique et efficacité favorise la capacité massique en restant acceptable pour l'efficacité énergétique?

Mais alors il faudrait comparer avec les piles aluminium/air: si elles sont plus efficaces que la combinaison conversion en H2 puis pile H2/air, alors on gagne sur les deux tableaux.

On pourrait même se poser la question d'un moteur thermique utilisant la combustion à l'air de l'aluminium (en poudre par exemple). (L'aluminium en poudre est déjà utilisé comme carburant dans un type très spécial de moteur thermique: les fusées à propergol solide...)

Cordialement,

[invite73192618]

Pour reformuler, tu es en train de dire que l'avantage de la technique est dans la capacité massique très élevée

Certainement! Les voitures électriques actuelles ont deux inconvénients rédhibitoires sur la plan marketing: faible puissance et faible autonomie.
Tous deux sont liés aux batteries, actuellement assez efficaces sur le plan énergétique mais de faible capacité (sur le net j'ai trouvé pour une voiture actuelle: 1 euros pour faire le plein, batteries de 300 kilos -probablement exagéré mais dans le bon ordre de grandeur).
Si les calculs précédent sont ok, 100 kilos de batteries aluminium suffiraient pour une autonomie de 1000 km, ou encore 500 kilomètres avec une puissance doublée... on peut s'en désoler, mais une puissance doublée est un puissant argument de vente. Prix du plein: 150 euros. Et pour ceux qui veulent encore plus de puissance, on leur pitchera 200 kilos de batteries. Prix du plein: 300 euros.

Solution plus réaliste: que la batterie alu soit un simple booster pour les systèmes actuels, histoire de faire un compromis puissance/prix du plein.

Mais alors il faudrait comparer avec les piles aluminium/air

Tout à fait.

On pourrait même se poser la question d'un moteur thermique (...) les fusées à propergol solide...)

Là ça me semble capilotracté, vu que les boosters à propergol solide sont non réutilisables

[Gardelal]

Bonjour
J'ai appris en chimie qu'on sait faire depuis longtemps de l'hydrogène avec un composé dont j'ai oublié la formule et qui s'appelle: HYDRALITHE.
On s'en est servi pendant la guerre de 1914 pour gonfler les ballons d'observation.

[ObjectifTerre]

http://www.futura-sciences.com/fr/si...triques_12772/

2Al + 3H2O --> 3H2 + Al2O3 + chaleur
Très intéressant.

Mais problème avec cette technologie pour qu'elle soit durable : comment fait-on pour recycler l'alumine en aluminium sans émettre de CO2 ?

2Al2O3 + 3C => 4Al + 3CO2

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[ObjectifTerre]

Oui en est la recherche à propos de l'anode inerte ? (Alcoa etc.)

[Gardelal]

Dans ses stations isolées, c'est par cette réaction que la météo produisait l'hydrogène dont elle a besoin pour gonfler ses ballons. Et pas besoin de gallium...

[felicha]

http://www.futura-sciences.com/fr/si...triques_12772/

2Al + 3H2O --> 3H2 + Al2O3 + chaleur
Très intéressant.

Mais problème avec cette technologie pour qu'elle soit durable : comment fait-on pour recycler l'alumine en aluminium sans émettre de CO2 ?

2Al2O3 + 3C => 4Al + 3CO2

...............
L'ennui, c'est que la réduction de l'alumine en aluminium métal, nécessite beaucoup plus d'énergie électrique que celle que va produire l'oxydation de l'hydrogène correspondant dans une pile a combustible.

C'est le genre de découverte qui n'est même pas au niveau de celle de la fabrication de l'eau tiède.

[JPL]

Fusion de deux discussions : pourquoi créer dans le forum Actualité Science une discussion qui existe déjà dans
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[ObjectifTerre]

Fusion de deux discussions : pourquoi créer dans le forum Actualité Science une discussion qui existe déjà dans
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Merci pour la fusion, je n'avais pas vu cette discussion.

Je repose ma question : où en et la recherche au niveau de l'anode inerte ?

Alcoa cherche à mettre au point une technique qui permettrait de remplacer les anodes de carbone par des anodes qui ne réagiraient pas avec l'oxygène dégagé durant le processus d'électrolyse, éliminant la création de GES. Le seul sous-produit de cette « anode inerte » (ou non réactive) serait de l'oxygène.
http://usinfo.state.gov/xarchives/di...blehs0.1483728

L'ennui, c'est que la réduction de l'alumine en aluminium métal, nécessite beaucoup plus d'énergie électrique que celle que va produire l'oxydation de l'hydrogène correspondant dans une pile a combustible.

Ce n'est pas un problème si l'on dispose de beaucoup d'énergie propre (solaire concentré aujourd'hui, fusion nucléaire au siècle prochain).
Le seul gros problème technologique c'est la libération de CO2 lors de la réduction de l'alumine (recyclage).

[invite73192618]

Mais problème avec cette technologie pour qu'elle soit durable : comment fait-on pour recycler l'alumine en aluminium sans émettre de CO2 ?

C'est une bonne question, néanmoins ça manque un point: le recyclage et la gestion du CO2 pourraient être centralisés, contrairement à ce qui se passe avec nos moteurs thermiques. De plus, le système aluminium éviterait la lourde pollution d'un parc de moteur forcément vieillissants, forcément mal réglés. En terme de santé publique, c'est (très) loin d'être négligeable