Pétrole, charbon, uranium, ces énergies fossiles ont deux défauts majeurs : leur utilisation est polluante et les réserves dont nous disposons sont faibles. L'éthanol, qui n'a de bio que le nom, puisque sa production ne rentre pas dans le cahier des charges du fameux label AB, interroge quant à son impact sur les sols, la production alimentaire et le cours des céréales. Outre le solaire et ses dérivés (1), l'Hydrogène est incontestablement l'énergie de demain .
Alors que la pile à combustible fonctionne et permet de faire avancer un véhicule, le stockage de l'hydrogène comme carburant pose des problèmes techniques tant il est inflammable.

Posait pourrions-nous dire, car une nanostructure d'atomes de carbone se révèle particulièrement efficace pour le stockage de ce gaz : les nanocornets.
Cette découverte, que l'on doit en partie à l'équipe du Centre de recherche sur la matière divisée du CNRS d'Orléans , est une avancée significative de la recherche sur les nanotechnologies. Jusqu'alors, la faible interaction entre les nanotubes de carbone et l'hydrogène imposait de très basses températures (2). Une contrainte que les nanocornets ont permis de lever.

Ces nanocornets de carbone, qui s'assemblent pour former des structures en forme de dahlia, de 80 à 100 nanomètres de diamètre, sont légers et présentent une forte interaction avec l'hydrogène au niveau de la pointe du cône, faisant de ce matériau poreux un excellent candidat pour le stockage de ce gaz. De plus, les cycles de chargement et de relargage de l'hydrogène ne nécessitent aucune réactivation ou régénération du matériau. Il ne reste qu'à remplir le réservoir! Des qualités qui permettent d'envisager des applications prometteuses, et en particulier pour l'utilisation de l'hydrogène comme carburant dans les transports.
L'hydrogène sous sa forme moléculaire est peu présent sur Terre, mais il est l'atome le plus répandu dans l'univers et est très présent dans la matière (3). Une molécule d'eau par exemple est constituée d'un atome d'oxygène et de deux atomes d'hydrogène.

Un courant électrique suffit à provoquer l'électrolyse de l'eau , séparant les atomes, sans aucune pollution. La pile à hydrogène va recombiner l'hydrogène et l'oxygène, produisant ainsi de la vapeur d'eau et de l'électricité. Le bilan en terme de pollution est donc nul, à condition que l'électricité utilisée pour extraire l'hydrogène de l'eau soit elle-même produite proprement (4).

Fonctionnement d'une pile à Hydrogène :
L'oxygène de l'air et l'hydrogène moléculaire vont se recombiner grâce à un catalyseur de dissociation de la molécule de dihydrogène qui peut être une fine couche de platine sur un support poreux qui constitue l'électrode à hydrogène.

Crédit photo : © F. Warmont / CNRS, avec l'aimable autorisation du CNRS.

Le coût de production des nanocornets de carbone reste pour le moment prohibitif.
Mais les perspectives économiques de leurs applications devraient leur assurer un bel avenir, permettant d'espérer voir bientôt sur nos routes des voitures fonctionnant à l'hydrogène.

Un avenir qu'il ne faut plus tarder à construire, rappelons que les transports représentent aujourd'hui en France 27% des émissions de gaz carbonique, contre 31% aux Etats-Unis, 8% en Chine et 24% pour l'ensemble de la planète. La Chine qui, comme d'autres pays en pleine croissance économique, a vocation à augmenter fortement son trafic routier, mettant ainsi en lumière l'urgence à utiliser ce carburant non polluant qu'est l'hydrogène.

(1) L'éolien, l'énergie marémotrice, l'hydroélectricité, et même la biomasse, sont des formes secondaires de l'énergie solaire. Pétrole, charbon et autres ressources d'origine organique sont également le produit de l'utilisation par les plantes de la lumière. La géothermie et la radioactivité (uranium et autres radioéléments) sont par contre d'origine tellurique.

(2) Les nanotubes ne présentent d'interactions suffisamment stables qu'à des températures inférieures à -196°C.

(3) Présent sous forme de traces (1 ppm) dans l'atmosphère, l'hydrogène n'en est pas moins un constituant majeur de la matière. L'eau (H2O) en particulier, mais aussi et surtout l'ensemble des molécules organiques dont les principaux atomes constitutifs sont le Carbone (C) l'Hydrogène (H), l'Oxygène (O) et l'Azote (N).

(4) Produire de l'électricité dans une centrale à charbon pour ensuite produire de l'hydrogène par électrolyse est un non-sens écologique. C'est l'ensemble de la chaîne qui doit tendre à réduire ses émissions de polluants et de GES.